运动双基地MIMO雷达参数估计的克拉美罗界

在杂波环境下,该文研究了目标、发射站及接收站均运动时双基地多输入多输出(MIMO)雷达参数估计的克拉美罗界(CRB)。首先建立了运动双基地MIMO雷达的数学模型,推导了杂波背景下多目标参数估计CRB的一般表示式,然后给出了无杂波时单目标波离方向(DOD)、波达方向(DOA)以及速度CRB的闭式解,并分析了各参数对CRB性能的影响。理论与仿真实验表明:无杂波时的参数估计性能优于杂波背景下的参数估计性能;目标DOD(DOA)的估计性能与收发站速度、目标速度无关,而目标速度的估计性能将随着收、发站和目标速度的增大而下降。     

外辐射源MIMO雷达机会信源选择与接收站布置联合设计

本文研究外辐射源多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）雷达目标位置和速度估计，通过控制接收站选用的机会信源个数来解决系统复杂度受限的问题.将机会信源选择变量引入到外辐射源MIMO雷达信号模型，基于此推导最优参数估计器及相应的克拉美罗界（Cramer-Rao bound, CRB）.以CRB为系统参数估计性能评价标准，对机会信源优化选择、接收站优化布置、机会信源选择与接收站布置联合优化三种优化方式性能进行对比，三者分别属于整数型、连续型及混合整数型的优化问题.仿真表明，在系统复杂度受限的情况下，三种优化方法都有利于提高外辐射源MIMO雷达的估计性能，但联合优化的性能最佳.     

天波超视距雷达双站收发同步覆盖模型设计

在高频天波超视距雷达中,采用发射站和接收站双站分置,而发射站和接收站相隔较远,需要对雷达探测区域建立收发站空间同步覆盖的转换模型,使接收站接收波束覆盖区域与发射站发射波束覆盖区域进行同步覆盖。在已知选定的发射波束覆盖区域的情况下,文中通过设计的转换模型计算出接收波束覆盖区域及其接收波束参数,包括波束中心指向、 波束宽度、子波束间隔等,从而实现接收波束覆盖区域与发射波束覆盖区域在空间地理位置上同步覆盖,使雷达系统能有效地探测到覆盖区域内的目标。     

双基地MIMO雷达高速运动目标的DOD和DOA联合估计

高速目标在回波积累时间内会跨多个距离单元运动,因此双基地MIMO雷达利用单个距离单元上的目标回波数据估计目标发射角(DOD)和接收角(DOA)会产生较大误差,影响目标的交叉定位。该文根据高速目标回波特点提出一种双基地MIMO雷达的跨距离单元估计目标多维参数的方法,该方法把目标在不同距离单元上的脉冲压缩数据的采样协方差矩阵进行平均,提高其协方差矩阵的估计精度,然后采用超分辨算法进行DOD和DOA参数估计。仿真结果表明该方法对高速运动目标的角度估计精度高于现有算法,接近于现有算法在目标无距离走动时的角度估计精度,且其角度估计性能与目标跨越的距离单元数无关。     

基于MIMO雷达的相干分布式目标 参数估计Cramer-Rao下界

 本文研究了MIMO雷达对相干分布式目标参数估计的Cramer-Rao下界(CRB).首先,给出相干分布式目标的MIMO雷达信号模型,推导出目标参数估计CRB的一般关系式;然后,给出在一个分布式目标、点目标和目标部分信息已知等特殊情况下的CRB;其次,讨论了MIMO雷达CRB的性质;最后,进行计算机仿真试验,研究不同条件下的MIMO雷达性能.结果表明由于具有避免波束形状损失等优点,MIMO雷达对相干分布式目标的参数估计CRB性能优于普通相控阵雷达.本文的研究揭示了MIMO雷达的相干分布式目标参数估计性能.     

波形相关矩阵未知情况下单基地MIMO雷达中一种改进MUSIC的DOA估计算法

该文研究了波形相关矩阵未知情况下多输入多输出(MIMO)雷达中的角度估计问题,提出了一种单基地MIMO雷达中改进多重信号分类(MUSIC)的到达角(DOA )估计算法。该算法可以在波形相关矩阵未知的情况下工作且性能优于传统的传播算子(PM)和借助旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)算法以及基于接收信号重构的MUSIC算法。该文算法可以扩展到任意阵列结构的MIMO雷达中进行角度估计。该文还给出了单基地MIMO雷达中DOA估计的克拉美罗界(CRB)。仿真结果验证了该算法的有效性。     

双基地MIMO雷达发射功率聚焦的角度估计算法研究

该文针对传统双基地MIMO雷达发射功率在空间发散的问题,提出一种双基地MIMO雷达发射功率聚焦方法。首先,建立了双基地MIMO雷达发射功率聚焦的优化模型,其优化准则为:在感兴趣空域内严格约束优化波束与期望波束的最大误差小于给定门限的前提下,最小化发射方向图的峰值旁瓣功率。同时,构造特殊发射端波束矩阵,不仅能使等效发射/接收导向矢量具有旋转不变性,并且简化了原优化模型,以便采用二阶锥规划理论进行快速求解;其次,利用改进平行因子算法对空间目标的收发角度进行估计,结合发射/接收导向矢量的旋转不变性对平行因子内部最小二乘算法的初始迭代点进行了改进,有效地减小了算法的迭代步数;再次,推导了双基地MIMO雷达发射功率聚焦下多目标角度估计的克拉美罗界(CRB),进一步说明了所提方法的优越性。最后,仿真验证了理论分析的有效性。     

基于新型阵列的双基地电磁矢量传感器MIMO雷达高分辨角度参数估计

针对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计问题,该文通过设计新的发射阵列和接收阵列来实现对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计精度的提升.相比于半波长的均匀线性发射阵列和接收阵列,所设计的新型阵列能够实现发射端和接收端阵列孔径的扩展.并且,为了避免发射角和接收角的角度参数额外配对过程,该文利用平行因子算法来实现发射角和接收角的角度参数自动配对.同时,相应的发射方位角、发射俯仰角、发射极化角、发射极化相位差和接收方位角、接收俯仰角、接收极化角以及接收极化相位差也是自动配对的.通过利用平行因子算法多次迭代之后得到的方向加载矩阵,对应于发射角和接收角的精粗估计的旋转不变关系可以从方向加载矩阵中进行相应的提取.因此,高分辨的发射角和接收角可以通过精粗估计的结合来实现.相比于当前算法,所提算法具有自动参数配对特性以及较低的计算复杂度.仿真实验表明所提算法具有较高的估计精度.     

机动式多基地地波超视距雷达中载波跟踪技术研究

机动式多基地地波超视距雷达是一种新型的雷达体制,发射站和接收站均采用高稳定度的恒温晶振作为频率源,但由于器件本身的工艺原因,收发站的两个频率源间可能存在微量的频率误差,这就使得接收站无法准确得到发射信息。本文对该频率误差作了分析、提取,并采用闭环修正法加以修正,使收发站的频率源保持一致,从而实现了该雷达的载波跟踪。     

基于新型阵列的双基地电磁矢量传感器MIMO雷达高分辨角度参数估计

针对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计问题,该文通过设计新的发射阵列和接收阵列来实现对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计精度的提升.相比于半波长的均匀线性发射阵列和接收阵列,所设计的新型阵列能够实现发射端和接收端阵列孔径的扩展.并且,为了避免发射角和接收角的角度参数额外配对过程,该文利用平行因子算法来实现发...     

单脉冲测角技术在MIMO雷达不同布阵下的性能分析

本文研究了多输入多输出(MIMO)雷达系统波束形成和单脉冲测角问题。MIMO雷达利用分集技术,在发射端全向发射正交波形,在接收端利用DBF技术同时形成多个波束。本文推导不同接收方式下MIMO雷达波束的方向图函数,给出其半功率波束宽度计算公式。将数字单脉冲测角技术应用于MIMO雷达,通过不同布阵对测角精度进行分析,并与相控阵雷达测角性能进行比较。计算机仿真结果表明,在相同阵列情况下,MIMO雷达测角性能优于传统相控阵雷达。     

非完备目标先验知识多输入多输出雷达稳健波形设计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达通常基于目标和环境的先验知识设计波形,而由估计得到的先验知识不可避免存在误差,基于此先验知识得到的优化波形的检测和参数估计等性能下降严重.针对此问题,提出两种稳健波形设计方法,分别提高MIMO雷达的检测性能和参数估计性能.在目标位置误差和信道误差有界的条件下,分别构造以信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)和克拉美-罗界(Cramera-Rao Bound,CRB)为代价函数的优化问题.为最大化SNR和最小化CRB,分别给出迭代算法,交替以发射波形相关矩阵和通道矩阵误差为优化变量求解,将迭代的每一步转化为凸优化问题,从而在最差情况下提高MIMO雷达系统的检测性能和参数估计性能.仿真实验结果验证了所提方法能有效改进MIMO雷达的检测和参数估计性能.     

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。     

一发多收MIMO雷达的目标关联特性

一发多收MIMO雷达结合了集中式和分布式MIMO雷达的工作特点,兼有两种模式的性能优势。接收站可以独立测得发射站角度信息,存在信息冗余,通过加权最小二乘融合可得到高精度的定位结果,这将会使目标关联的结果更加精确。基于T/R-R模式一发双收MIMO雷达,分析了MIMO雷达目标关联的性能,建立了概率模型,推算了正确关联概率和错误关联概率,数值计算和蒙特卡洛仿真结果显示了模型的正确性。最后通过与普通相控阵雷达比较,验证了一发多收MIMO雷达目标关联的性能优势。     

基于矢量传感器MIMO雷达的发射极化优化DOA估计算法

针对常规矢量传感器MIMO雷达没有利用发射极化信息导致波达方向(DOA)估计精度较差的问题,该文提出一种克拉美罗界(CRB)最小化的发射极化优化算法。首先建立矢量传感器MIMO雷达的接收信号模型;然后分析固定发射极化矢量传感器MIMO雷达DOA估计算法的不足;接着推导任意发射极化状态下的CRB,计算最小CRB对应的极化状态;最后利用该优化极化状态采用固定极化DOA估计算法得到DOA估计。该算法的DOA估计精度高于固定极化DOA估计算法。且该算法的2维DOA估计可自动配对,发射电磁矢量传感天线位置可任意。仿真结果证明了该算法的有效性。     

双基地分布式阵列MIMO雷达的DOA和DOD估计方法

结合分布式阵列和双基地多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达的特点, 提出了一种新的双基地分布式阵列MIMO雷达的接收角(Direction of Arrival, DOA)和发射角(Direction of Departure, DOD)估计方法.根据发射阵列和接收阵列的空域旋转不变特性, 利用旋转不变估计技术(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques, ESPRIT)获取无模糊DOA粗估计和高精度周期性模糊的DOA、DOD精估计; 再利用无模糊DOA粗估计、目标的双基地距离信息以及双基地MIMO雷达的几何特点, 解除DOA、DOD精估计的周期性模糊, 得到高精度且无模糊的DOA和DOD估计.最后, 根据ESPRIT算法原理和估计误差的概率统计特性进行算法的性能分析, 给出算法基线模糊门限的近似计算方法.该算法有效地放宽了发射阵列孔径扩展程度的限制, 从而提高了阵列在大孔径下的角度估计精度, 且能够实现DOA和DOD估计的自动配对.仿真结果验证了所提算法和性能分析方法的有效性.     

双/多基地综合脉冲孔径地波雷达的信道化接收技术研究

双/多基地综合脉冲孔径地波雷达在发射站为多载频信号同时辐射,在接收站综合形成发射方向图之前需要对各发射信号分量进行分离.尽管采用数字混频和低通滤波器组可以对各发射分量进行分离,但运算量太大,难以实时实现.为此提出采用多相滤波器组信道化接收技术,设计该雷达的多相滤波器组信道化接收机.这种多相滤波器组信道化接收机与低通滤波器组信道化接收相比,运算量减少N²倍(N为信道数).最后给出了该雷达试验系统的实测数据处理结果,验证了这种多相滤波器组信道化接收技术在该雷达信号处理中的有效性.     

基于矩阵分解的多输入多输出雷达解相关算法

多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)雷达的多发射正交波形自相关和互相关特性会影响目标参数估计的性能,完全正交的多组波形又很难获得,针对此,提出一种基于矩阵分解的双基地MIMO雷达多发射波形解相关算法,使不完全正交的多组波形解相关.本算法通过对多发射波形相关矩阵做矩阵分解和迭代运算,实现波形解相关.通过对收发角度联合估计精度的分析,验证了所提算法的可行性和有效性.     

MIMO雷达GMTI性能及DOA估计的克拉美·罗界分析

研究了MIMO雷达GMTI 性能及其DOA估计的克拉美·罗界(CRB)。首先建立机载平台下MIMO雷达信号模型,通过对系统参数设置,可使MIMO雷达工作在3种不同模式中。接着分析了MIMO雷达GMTI性能,并推导出了在MIMO雷达空时信号模型下,利用空时联合域信息时DOA估计的CRB。仿真结果表明,无论是GMTI性能还是DOA估计性能,MIMO雷达均优于相控阵雷达,尤其是发射稀疏阵MIMO雷达性能最佳。同时,利用空时联合域信息能有效改善MIMO雷达DOA估计的CRB,在目标多普勒频率相差较大时效果更加明显。     

新的双基地MIMO雷达角度估计方法

为降低双基地MIMO雷达前端数据处理的计算量,构造出了“扩展”信号子空间,并根据此信号子空间的特点,提出了多项式求根—空域滤波的收发角度估计算法,避免了二维谱搜索,实现了目标角度的自动配对,并推导了多目标和单目标下双基地MIMO雷达角度估计的克拉美罗下界（CRB）。研究表明空域滤波时,泰勒级数展开的阶数越高,目标的角度估计精度越好;当目标各发射角度相隔较近时,仍能得到较好的估计结果;在低信噪比时,估计精度优于ESPRIT算法,在高信噪比时,2种算法的估计精度均接近于CRB。