多输入多输出电磁矢量阵列雷达的DOD和DOA联合估计

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1、航空学报ActaAeronaut／caetAstrOnauticaSin／caDec．252011V01．32No．122287—2292ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：i000—6893(2011)12—2287—06多输入多输出电磁矢量阵列雷达的DOD和DOA联合估计王克让，贺亚鹏，朱晓华*南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094摘要：研究一种基于电磁矢量传感器阵列的多输入多输出(MIMO)雷达目标波离角(DOD)

2、和波达角(DoA)的联合估计算法。提出了一种新型MIMO雷达系统，发射阵列采用常规阵元，而接收阵列采用电磁矢量传感器，在此基础上，算法首先利用矢量传感器的内在结构特点结合子空间旋转不变性质获得目标DOA预估计，随后采用最佳加权子空间拟合算法对DOD和DOA分别进行一维搜索，即可获得目标角度的高精度估计，并讨论了阵列结构对目标DOD和DOA精度的影响。与已有算法相比，该算法适用于不规则阵列结构，且具有无需配对和二维搜索等特点。仿真验证了算法的有效性，其估计精度与CRB界接近。关键词：MIMO雷达；电磁矢量传感器；D()D估计；DOA估计；

3、子空间拟合中图分类号：V243．2；TN953．5文献标识码：A多输入多输出(MultipleInputMultiple0ut-put，MIMo)雷达[1]是近几年兴起的一种新体制雷达，受到国内外学者广泛关注。MIM0雷达利用多个天线同时发射多路正交信号并实现阵列接收，比传统的相控阵雷达有着潜在的优势F2]。已有文献证明MIMO雷达系统较单天线发射雷达系统具有更高的系统自由度[1]，这些额外的自由度可以对抗目标雷达散射截面(RadarCrossSec-tion，RCS)闪烁，增强目标空间分辨力和参数识别能力，提高目标检测性能[1。4]。

4、双基地MIMO雷达被广泛用于多目标定位和识别[s-9]，发射和接收阵列采用均匀线阵，通过对接收信号的处理可获得目标的波离角(Direc—tionofDeparture，DOD)和波达角(DirectionofArrival，DoA)。文献Es]利用Capon算法二维搜索实现对多目标的定位，文献[9]提出一种基于噪声子空间的二维多重信号分类(MultipleSignalClassification，MUSIC)估计算法实现对多目标的DOD和DOA估计，算法充分利用MIM0雷达波形分集和空间分集的优势，相对于传统的阵列雷达而言能够显著提高其

5、估计性能。但是上述算法都需要进行二维搜索，运算量巨大。文献[6]提出了一种基于信号子空间旋转不变信号参数估计(EstimationofSignalParametersviaRotionalInvarianceTechnique，ESPR]T)算法避免二维搜索，降低了运算量，但同时不可避免地增大了角度估计误差，文献[7]利用降维变换进一步降低了ESPRIT算法的运算量，然而ESPRIT算法只适用于发射和接收阵列为均匀线阵的情况，且需要额外的配对算法。上述所有算法均要求阵元间距不大于半波长，以避免测角模糊问题。电磁矢量传感器(Electro

6、magneticVectorSensor，EVS)自从Compton教授【lo]提出以来，由于其能够同时感应信号在空域和极化域的信息而收稿日期：2011—05—13；退修日期：2011—06—22；录用日期：2011·08-04；网络出版时间：2011-08—1517：16网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110815．1716．002．htmIDOI：CNKI：11-1929／V．20110815．1716．002基金项目：南京理T大学自主科研专项计划(2010ZYTS082)*通

7、讯作者．Tel．；025-84315126E．mail：zxh@mail．njust．edu．∞引用禧武

8、王克诖．贺亚鹕．朱晓华．多输入多输出电磁矢t阵列雷达的DOD和DOA联合估计￡JIj航空学报．201I．32(12)：2287-2292jJohTtDODandDOAestimationforMIMOradarwithelectromagneticvectorsensorsL山．ActaAeronaut／caetAstronaut／caSin／ca．2011。32(12)：2287-2292．2288航空学报Dec．252011Vo

9、I．32No12获取比传统标量传感器更多的信息，备受研究人员的关注，并且涌现大量研究成果[1“”]。而基于EVS构成的矢量阵列信号处理算法与传统标量传感器阵列算法相比具有新的特点和独特的优势，也正成为阵列信