基于四元数和增广矩阵束的MIMO雷达角度估计算法-论文.pdf

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1、第29卷第4期数据采集与处理VoL29No．42014年7月JournalofDataAcquisitionandProcessingJu1．2014文章编号：1004-9037(2014)04—0578—06基于四元数和增广矩阵束的MIMO雷达角度估计算法李小波梁浩崔琛(合肥电子工程学院，合肥，230037)摘要：通过研究多输入多输出(MultipleinputandmultipleOUt，MIMO)雷达的角度估计算法，基于收发共址的十字阵MIMO雷达系统，将四元数理论应用到MIMO雷达角度中，提出了一种新的参数估计算法。通过构造四元数模型，结合增

2、广矩阵束(Matrixenhancementandmatrixpencil，MEMP)方法构造增广矩阵，并证明该矩阵的秩等于目标总数，且不受目标相干性的影响，结合EsPRIT算法实现了对MIMO相干目标的角度估计。算法无需谱峰搜索，能够实现参数的自动配对，同时降低了运算复杂度。仿真实验进一步验证了算法的有效性。关键词：多输入多输出雷达；四元数；增广矩阵束；相干目标中图分类号：TN959文献标志码：AAngleEstimationinBistaticMIMORadarBasedonQuaternionandMEMPLiXiaobo，LiangHao，C

3、uiChen(ElectronicEngineeringInstitute，Hefei，230037，China)Abstract：Theangleestimationalgorithmsofmultipleinputandmultipleout(MIMO)radararestudied．BasedoncrossarrayinmonostaticMIMOradar，anewalgorithmforparameterestimationisproposedbyemployingquaterniontheorytoangleestimationofMIM

4、Oradar．Throughtheconstructionofquaternionmodel，theenhancementmatrix，whoserankisequaltothenumberoftargetsandhasnorelationswiththecoherencyofthetargets，canbegotcombiningwithmatrixenhancementandmatrixpencil(MEMP)algorithm．Thenthetwo—di—mensionalangleofcoherenttargetscanbeestimated

5、combiningwithESPRITalgorithm．Thisalgorithm，avoidingpeaksearchingwhichconsumesmuchtimeandrealizingangleestimationofcoherenttargetswithautomaticpairing，hasalowercomputationcomplexityandismoreap—plicableinpractice．Simulationresultsverifythattheproposedalgorithmiseffective．Keywords

6、：multipleinputandmultipleoutradar；quaternion；matrixenhancementandmatrixpencil；coherenttargets虚拟阵列，扩展了接收阵列的孑L径，提高了各项参引目数估计性能和空间分辨率。双基地MIMO雷达的收发阵元不在同一区域，较传统雷达在目标检测、多输人多输出(Multipleinputandmultiple参数估计精度、杂波抑制等方面具有显著优势口]。out，MIMO)雷达是一种新体制雷达[1]，具有诸多近年来，四元数在量子力学、刚体力学等方面优点和广泛应用领域，引起了国内

7、外军事界和学术得到了广泛的应用，引起了诸多学者的关注。它在界的极大关注。它采用多个天线同时发射线性独阵列信号处理、谱分析、空间定位方面的应用也成立波形，并使用多个天线接收目标反射信号，通过为新的研究对象。文献E43通过建立四元数模型，匹配滤波器可以将来自不同发射天线的信号分离，利用二维谱峰搜索估计出相应的收发角度。文献构成多个独立发射、接收通道，进而在接收端形成Es3基于四元数的模型，通过奇异值分解实现了二基金项目：国家自然科学基金(60702015)资助项目。收稿日期：2012～06—26；修订日期：2012—1卜24第4期李小波，等：基于四元数和

8、增广矩阵束的MIMO雷达角度估计算法579维谐波频率参量的估计。而在MIMO雷达中的应不变，则式(1)即可变