文档介绍：中图分类号: 论文编号:1028704 12-S093 学科分类号:081001 硕士学位论文双基地MIMO雷达的目标定位研究生姓名孙中伟学科、专业通信与信息系统研究方向阵列信号处理指导教师张小飞教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一一年十二月 Nanjing Universityof Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Electronic and Information Engineering The researchon Target Localization in Bistatic MIMO Radar System A Thesis munication and InformationEngineering By ZhongweiSun Advised by Prof. Xiaofei Zhang Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering December, 2011 承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名: 日期: 南京航空航天大学硕士学位论文 I 摘要多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达要求各天线发射互相正交的信号, 可以实现灵活的发射分集,具有高分辨率的空间谱估计性能;双基地雷达不仅可以提取目标相对于接收阵列的角度信息,也可以提取相对于发射阵列的角度信息。因此双基地MIMO雷达有良好的目标定位精度,较高的抗干扰能力等优点。双基地MIMO雷达的目标定位需要目标的发射方向(Direction Of Departure,DOD)和波达方向(Direction Of Arrival,DOA)等信息,由于在空间定位目标需要估计多维的角度,简单的均匀线阵不能满足这一要求,可考虑使用复杂的阵列天线;还要考虑到目标定位的实时性,这就要探索低运算复杂度的角度估计算法。本文首先研究低复杂度的传播算子(PropagatorMethod,PM)算法在双基地MIMO雷达中的应用,利用接收信号的协方差矩阵估计出传播算子,通过传播算子估计出目标的角度信息,同时利用发射角和接收角的内在联系实现角度的自动配对,PM算法无需对协方差进行特征值分解,也无需谱峰搜索,算法的运算复杂度较低,同时其角度估计性能优于普通PM算法。此外,为了满足空间定位,需要估计多维角度,简单的均匀线阵不能满足要求,我们研究双基地MIMO雷达中L型阵列下的多维角度估计算法:借助旋转不变性进行信号参数估计(Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法和PM算法。这两种算法都能估计出发射角的仰角和方位角信息,同时还能提取出到达角的仰角和方位角,并实现这些角度的自动配对。ESPRIT算法利用信号子空间的旋转不变性,估计信号的角度信息, 估计精度高,但是需要对协方差矩阵进行特征值分解,而PM算法不需要,因此PM算法运算复杂度相对较低,而且高信噪比时性能接近于ESPRIT算法。最后我们还研究了双基地MIMO雷达的角度和多普勒频率的联合估计算法,研究了DOA 矩阵法、ESPRIT算法和PM算法。DOA矩阵法通过时延产生旋转因子,利用旋转因子,估计出频率,然后通过最小二乘法估计出发射角和到达角。相比之下,ESPRIT算法性能最好,DOA 矩阵法在天线数较少的情况下性能优于PM算法,PM算法的运算复杂度最低。关键词:双基地多输入多输出雷达,发射角,到达角,多普勒频率,传播算子算法,自动配对, 借助旋转不变性进行信号参数估计,DOA矩阵法双基地MIMO雷达的目标定位 II ABSTRACT Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) radar with high-resolution spatial spectrum estimation performancecanachieve a flexible transmit diversity, which