双基地MIMO雷达最优化搜索参数设计研究

针对双基地MIMO雷达搜索特性,从搜索波束覆盖的几何模型出发,分析衡量波束覆盖效率的基本因素,以及其对搜索资源消耗的影响,并在此基础上提出了双基地MIMO雷达搜索波束覆盖优化的基本思路,即在不同的距离范围匹配选取不同的波束宽度和波束重叠度,从而达到快速覆盖发射波束的目的。最后建立了在约束条件限制下,同时考虑时间资源和能量资源消耗的搜索优化模型,仿真分析了影响搜索资源消耗参数(脉冲重复个数、脉冲宽度、搜索周期)的最优值随检测概率门限值的变化规律,为最优化搜索参数选取提供依据。     

双基地MIMO雷达目标角度快速跟踪算法

针对双基地多输入多输出（MIMO）雷达目标角度跟踪问题,提出了一种低复杂度目标角度跟踪算法。首先估计出相邻时刻接收数据协方差矩阵的差;然后推导了协方差矩阵的差与目标角度差的关系,并且得到了相应的公式;最后通过最小二乘法得到相邻时刻的角度差,估计出目标的收发角度。算法避免了协方差矩阵的分解,实现了相同时刻收发角度的自动配对,降低了计算复杂度。由于算法能够实现相邻时刻的角度的自动相关,不需要复杂度高的角度相关算法,能够实现目标角度的快速跟踪,为双基地MIMO雷达的实际应用提供理论支持。      

双基地MIMO雷达参数估计

文中探讨了双基地MIMO雷达进行参数估计的方法。针对时域噪声为高斯白噪声,存在空间高斯有色噪声的背景,引入时间延迟这个因素构造旋转因子,同时利用匹配滤波器和ESPRIT子空间算法实现目标角度以及多普勒频率的参数联合估计。仿真结果表明这种算法可以消除系统中空间高斯有色噪声的影响,得到较高的估计精度。     

双基地MIMO雷达相干目标的角度快速估计算法

针对双基地多输入多输出（MIMO）雷达定位的实时性问题,提出了一种基于Toeplitz矩阵的目标快速定位算法。双基地MIMO雷达接收的信号往往是相干的,因此无法直接应用角度估计算法。首先通过接收的数据得到一组Toeplitz子矩阵,利用这组子矩阵重构得到协方差矩阵,其秩等于目标个数,达到解相干的目的。采用改进多级维纳滤波器（MSWF）的前向递推,不需要通过特征值分解,得到信号子空间,结合ESPRIT算法,估计出目标的发射角度（DOD）和接收角度（DOA）。算法通过构造Toeplitz矩阵解相干,仅改变矩阵结构,降低了计算复杂度,具有较好目标分辨力和解相干能力。      

低信噪比双基地MIMO雷达目标角度跟踪算法

研究了低信噪比时双基地MIMO雷达目标跟踪问题,提出了一种基于改进AAJD（Adaptive Asymmetric Joint Diagonalization）的目标跟踪算法.首先,对AAJD算法进行改进,得到与特征值作用相同的变量,从而找出大特征值变量对应的特征矢量,解决了低信噪比时AAJD算法信号子空间扩展问题.其次,在非稳定跟踪状态时消除特征值变量误差积累的影响,得到更加准确的信号子空间,并对ESPRIT算法进行改进,实现收发角度的配对和相邻时刻角度的自动关联.仿真结果表明改进AAJD算法低信噪比时能够实现角度跟踪,且收敛速度和稳定性能明显优于AAJD算法.     

基于MUSIC和ESPRIT的双基地MIMO雷达角度估计算法

该文基于2阶和4阶统计量,提出了空间高斯白噪声和高斯色噪声的背景下联合MUSIC和ESPRIT的双基地MIMO雷达角度估计算法。在接收端,通过单天线的MUSIC算法和双天线的ESPRIT算法分别估计目标的离开方向(Direction Of Departure, DOD)和波达方向(Direction Of Arrival, DOA),且DOD和DOA自动配对。该方法充分利用了MIMO雷达阵列孔径扩展的特征和ESPRIT的子空间旋转不变性,将2维参数估计问题转化为两个1维形式,降低了运算量和系统复杂度。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

单快拍数下双基地MIMO雷达的角度估计

提出了单快拍投影矩阵法来估计双基地MIMO雷达的收发角。对单次采样数据进行空间平滑处理,构造出了发射和接收向量,得到了收发端的噪声子空间投影矩阵,进而通过两个一维谱搜索估计出收发角度,并利用最大似然估计方法实现了参数的正确配对。由于此算法仅需一次快拍的数据,减少了计算量,且避免了使用过多的数据存储空间,更利于在实际中应用。仿真试验验证了理论分析的有效性。      

低复杂度的双基地MIMO雷达阵列优化方法

针对双基地MIMO雷达的稀疏发射和接收阵列联合优化时由于二维角度搜索导致其计算量较大的问题,提出一种低复杂度的双基地MIMO雷达稀疏阵列优化方法。该方法利用MIMO雷达方向图乘积定理将二维角度的优化目标函数分解成两个一维角度的目标函数,然后可以利用遗传算法分别对发射阵列和接收阵列进行优化。该方法不需要二维角度搜索优化,在保证阵列方向图旁瓣抑制性能的基础上,降低了阵列优化的复杂度。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

双基地MIMO雷达杂波建模与分析

双基地多输入多输出(MIMO)雷达发射正交波形,不同地面杂波单元的回波信号形式存在明显差异,传统的杂波建模方法已不再适用。文中提出一种双基地MIMO雷达杂波建模方法,将地面划分为满足发射角度分辨率、接收角度分辨率、距离分辨率三重约束的杂波散射单元,并计算各单元的杂波回波信号,然后将各单元回波信号采用矢量相加求得总的杂波视频信号。最后通过对传统雷达杂波建模与本文建模方法的仿真与分析,增强了对双基地MIMO雷达杂波谱结构的认识,有助于开展对双基地MIMO雷达杂波抑制的研究。     

一种双基地MIMO雷达快速多目标定位方法

该文研究了双基地MIMO雷达测向交叉多目标定位方法,提出了一种基于传播算子的双基地MIMO雷达快速多目标定位算法。该方法避免了一般子空间方法中占主要运算量的协方差矩阵估计和奇异值分解,不需要二维谱峰搜索,在保证二维方位角估计性能的基础上,降低了运算复杂度。利用矩阵的初等变换以及矩阵、矩阵特征值和特征值对应的特征向量三者之间的关系,该算法所估计二维方位角参数能自动配对,不需要额外的配对运算。最后仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于块Hankel矩阵构造的双基地MIMO雷达相干多目标定位

该文提出了一种相干多目标情况下双基地MIMO雷达的收发角度估计方法。利用接收协方差矩阵中的元素构造块Hankel矩阵,该矩阵的秩等于目标的总个数,而与目标源的相干性无关,并通过奇异值分解获取信号子空间,最后运用ESPRIT算法估计出目标的发射角和接收角。仿真结果表明：本文算法能有效地估计出相干目标的收发角,且实现自动配对;相对于2维空间平滑算法,在低信噪比和低快拍数情况下,具有更好的估计性能。     

波束空间的双基地MIMO雷达定位方法

提出了一种基于波束空间的双基地多输入多输出(MIMO)雷达目标定位方法——B-ESPRIT算法。该算法可重构受波束空间变换破坏的发射和接收阵列旋转不变特性,从而可利用ESPRIT方法来得到对目标收发方位角的估计值。由于降低了处理数据的维数,所提的B-ESPRIT算法相比常规的阵元空间ESPRIT(E-ESPRIT)算法具有更小的运算量。此外,还详细分析讨论了算法的波束增益与目标角度的关系,并通过计算机仿真证明了分析的正确性。     

非均匀矩形阵列下双基地MIMO雷达目标定位方法

该文针对双基地MIMO雷达发射端、接收端皆为非均匀矩形阵列配置情况,将MIMO技术和最小冗余阵列相结合,提出基于双重孔径自由度扩展的目标发射俯仰角、发射方位角、接收俯仰角、接收方位角4参数联合估计新算法。首先利用矩阵Khatri-Rao积的运算特性,构造出2个置换矩阵,对接收信号进行矢量行变换,再通过数据的“去冗余”、“多维平滑”和“折叠”运算,使得新数据具备MIMO雷达自身和最小冗余阵列双重自由度扩展的特点。理论和仿真结果表明：该文算法能够有效估计出目标的4个参数值,且能够实现自动配对;在相同仿真条件下,该文算法的估计精度优于交替最小二乘和多维ESPRIT算法,并且提高了最大可估计的目标数目。     

一种新的双基地MIMO雷达杂波模拟方法

针对双基地 MIMO 雷达杂波单元划分复杂、计算量大,严重影响仿真速度的问题,提出了一种新的杂波单元划分方法,并采用杂波单元参数预存储的技术大幅度减少仿真过程中存在的重复性计算工作。新的杂波生成方法兼顾了发射角度分辨率、接收角度分辨率、距离分辨率三重约束,能有效降低杂波单元划分的复杂度,大幅度提高双基地 MIMO 雷达仿真平台运行效率。最后通过建模方法仿真出杂波,验证了上述结论。     

基于单次快拍的双基地MIMO雷达多目标角度估计方法

该文提出了一种双基地MIMO雷达体制下,利用单次快拍的回波数据进行多目标2维发射角(DOD)和2维接收角(DOA)联合估计的新方法。首先对等效接收阵数据的自相关矩阵进行发射分集平滑实现接收角(DOA)的估计,然后对等效发射阵数据的自相关矩阵进行接收分集平滑实现发射角(DOD)的估计,最后通过最大似然法完成两种角度的配对。该算法仅用一个时域快拍的数据实现了多目标回波的解相干,对发射和接收阵型有着广泛的适应性,同时为高速机动目标的角度测量提供了一种新的思路,仿真实验表明了该算法的有效性。     

双基地MIMO雷达相干分布式目标快速角度估计算法

该文提出一种基于双基地MIMO雷达的相干分布式目标快速角度估计算法。建立了双基地MIMO雷达相干分布式目标信号模型;然后,基于该信号模型证明了相干分布式目标导向矢量具有Hadamard积旋转不变性;最后,利用该特性得到了对目标2维收发中心方位角的估计。分析表明：该算法无需搜索,参数配对简单,能有效降低算法的计算量;由于没有对相干分布式目标的角信号分布函数做固定的假设,所以该算法适用于具有不同角信号分布函数或角信号分布函数未知的情况,具有较强的稳健性。计算机仿真结果证明了该文算法的正确性和有效性。     

冲击噪声背景下双基地MIMO 雷达目标角度估计方法

实际工作环境中雷达经常会受到琢稳态分布冲击噪声的影响,使得大量高斯噪声背景下基于二阶或更高阶累积量的角度估计算法性能急剧下降。文中提出了一种基于FLOM-ESPRIT算法的双基地MIMO雷达收发角度估计方法,算法通过利用匹配滤波后数据构造分数低阶协方差矩阵实现对冲击噪声的有效抑制,弥补了传统的二阶或四阶统计模型及相应的处理算法不适用于冲击噪声环境的缺陷,增强了信号子空间估计算法的稳健性,并且无需计算量繁杂的二维谱峰搜索。     

基于多项式求根的双基地MIMO雷达多目标定位方法

该文提出了一种基于多项式求根的双基地MIMO雷达多目标定位方法,该方法将2维的收发方位角度估计分离为两个1维的方位角度估计过程,采用多项式求根法对1维方位角度进行估计,避免了传统的2维谱峰搜索,所估计的2维方位角能够自动配对,不需要额外的配对运算,而且系统的最大可定位目标数目不少于接收机数目。仿真结果证明了算法的有效性。     

基于降维子空间重构的双基地MIMO雷达角度估计算法

根据双基地MIMO雷达的工作原理和回波模型,结合阵列信号处理,提出了降维子空间重构的角度估计算法,并给出了算法有效性证明。理论分析表明,该算法可以有效解决二维空间搜索计算成本高,矩阵运算量大和低快拍数下算法适应性差的问题,并通过蒙特卡罗实验对不同信噪比、快拍数和接收阵元数等情况下角度估计的方差进行了仿真,证实了理论分析的正确性。     

目标个数未知时双基地MIMO雷达多目标角度跟踪算法研究

针对目标个数未知时双基地MIMO雷达角度跟踪问题,该文提出一种基于改进自适应非对称联合对角化(AAJD)的目标个数与角度联合跟踪算法。AAJD算法中无法得到特征值变量,因此改进AAJD算法引入主成分顺序估计思想,循环求出特征值,然后运用改进信息论准则估计出目标个数。其次提出目标个数防抖动算法,提高了稳健性。最后改进了ESPRIT算法,完成了目标参数的自动配对和关联。仿真结果表明改进AAJD算法能够成功跟踪目标个数和角度,验证了理论分析的有效性。