MIMO雷达DOD和DOA联合估计算法RTR-ESPRIT

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252012V01．33No5893—901ISSN1000．6893CN11-1929／Vhltp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000—6893(2012)05—0893—09MIMO雷达DOD和DOA联合估计算法：RTR—ESPRIT王克让1，何劲2，贺亚鹏1，朱晓华1一，张燕洪11．南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京2100942．康科迪亚大学电子与计算机工程系。加拿大蒙特利尔H3G1M8摘要：针对双基地

2、多输入多输出(MIMO)雷达多目标波离角(DOD)和波达角(DOA)的联合估计问题，提出一种接收一发射一接收(RTR)一ESPRIT算法。该算法首先利用一维接收ESPRIT(R—ESPRIT)预估计目标DOA，随后分别利用一维发射EsPRIT(T_ESPRIT)和一维接收ESPRIT得到目标的高精度DOD和DOA估计．在每两次ESPRIT算法之间分别构造正交投影算子对接收信号进行接收波束形成和发射波束形成。与传统ESPRIT算法相比，该算法大大降低了数据协方差矩阵维数和计算复杂度。无需额外的配对算法．且理论证明了该方法还可以用于相干目标和单快拍情况下DO

3、D和DOA的联合估计。仿真结果表明了该算法的正确性及良好的估计性能，关键词：双基地MIMO雷达；ESPRIT算法；正交投影算子；相干信号；单快拍；波离角；波达角中图分类号：V556．6；TN953．5文献标识码：A多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)雷达n3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。与传统的相控阵雷达相比，MIMO雷达利用多个天线同时发射多路正交信号，采用阵列接收，具有更高的系统自由度H]，这些额外的自由度可以对抗目标雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)闪烁

4、和角闪烁[2]，增强目标空间分辨力和参数识别能力，提高目标检测性能[3’6]。双基地M1MO雷达被广泛用于多目标定位和识别H‘1“。当双基地MIMO雷达发射和接收阵列采用线阵时，通过对接收信号的处理可获得目标的波离角(DirectionofDeparture。DOD)和波达角(DirectionofArrival，DOA)的联合估计。在MIMO雷达DOD和DOA联合估计方面，文献[73提出一种基于Capon算法的多目标定位方法，文献Es]提出一种基于二维多重信号分类(2DimensionsMultipleSignalClassification。2胁MU

5、SIC)算法的多目标DOD和DOA联合估计方法。上述算法充分利用MIMO雷达波形分集和空间分集的优势，可获得优于传统阵列雷达的参数估计性能。然而上述算法均需进行二维搜索，计算量巨大，不适用于实际应用。文献[9]提出了一种基于子空间旋转不变信号参数估计(Es—timationofSignalParametersviaRotationalIn—varianceTechnique，ESPRIT)算法的DOD和DOA联合估计方法，该算法避免了二维搜索，降低了计算量。在文献[9]的基础上，文献[10]通过降维变换进一步降低了计算量，文献[11]采用传播算子(PM)

6、算法，避免了ESPRIT算法的特征收稿日期：2011．08．03：退修日期：2011-09-05；录用日期：2011-12-19：同络出版时间：2012—03-2010：59网络出版地址：WWW．cnkinei／kcms／detail／11．1929V20120320．1059001hcmlDOI：CNKI：1I-1929／V．201203201059001基金项目：南京理工大学自主科研专项计划(2010z、丌s028),X-通讯怍者Tel．：025—84315550E-mail{zxh@njust．edu．ell瓢JI}蓥武

7、WangKR．HeJ，He

8、YP，etal．RTR-ESPRITforjointDODandDOAestimationforMIMOradars．ActaAeronauticaetAsfronaufi-caSinfca，2012，33(5)；893-901．i克让．饲动，舞亚辩．等M／MO雷达DOD和DOA残台黏if算法：RTR-ESPRIT．航空学撮·2012．33(5)}893-901．航空学报May252012Vol33No．5值分解。然而文献[9]～文献[11]在减少计算量的同时不可避免地增大了角度估计误差，且要求发射和接收阵列为均匀线阵，并需要额外的配对算法。此外，文献[

9、7]～文献[11]中的算法均假设信号为非相干的。并且无法适用于单快拍下DOD和D