基于壓縮感知理論的MIMO雷達角度估計技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）雷達作為一種新體制雷達，與傳統(tǒng)相控陣雷達相比，具有高分辨率、低截獲率和多自由度等優(yōu)點，近數(shù)年來，受到了國內(nèi)外學(xué)者們的廣泛關(guān)注。角度估計作為陣列信號處理中一個最為重要的內(nèi)容，不僅能實現(xiàn)目標空間定位，還在雷達、聲納、通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。壓縮感知（Compressive Sensing, CS）理論的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為雷達界的一個研究熱點，國內(nèi)外學(xué)者

2、們開始用稀疏重構(gòu)的方法去解決傳統(tǒng)子空間方法中存在的問題，期望能夠?qū)崿F(xiàn)更精準的目標定位。本文主要從降低算法的計算復(fù)雜度和提高目標角度估計的精度兩個方面出發(fā)，對基于稀疏表示框架的單基地MIMO雷達角度估計方法進行研究。
　　本文首先研究了壓縮感知理論的基本原理和基本框架，分析了時空域下和變換域下的稀疏信號以及稀疏重構(gòu)的條件；基于稀疏表示框架，介紹了基于壓縮感知理論的角度估計模型；研究了目前 MIMO雷達中基于空間譜搜索的角度估計方法和

3、基于旋轉(zhuǎn)不變子空間的角度估計方法的基本原理，其中基于空間譜搜索的角度估計方法包括降維Capon算法，基于旋轉(zhuǎn)不變子空間的角度估計方法包括降維ESPRIT算法和共軛ESPRIT算法，然后對這幾種傳統(tǒng)的角度估計方法進行仿真分析，比較總結(jié)了各自的角度估計優(yōu)劣性能。其次，考慮利用非圓信號源特性增加角度估計算法的可分辨信號數(shù)和提高角度估計的精度。分析了非圓信號的定義和數(shù)學(xué)模型，建立單基地MIMO雷達的非圓信號模型，研究了非圓信號背景下基于稀疏正交

4、匹配追蹤的角度估計方法。由于利用了信號的非圓結(jié)構(gòu)特性，增加了MIMO雷達的虛擬陣列孔徑，因此提高了該算法的角度估計性能。最后，研究將加權(quán)矩陣和稀疏表示的思想應(yīng)用到單基地 MIMO雷達中。建立單基地 MIMO雷達信號的稀疏表示模型，提出了一種基于加權(quán)稀疏表示的角度估計算法，該算法能夠有效地加強稀疏解，但是，由于該算法中構(gòu)造權(quán)值矩陣的特殊性，無法預(yù)先對接收數(shù)據(jù)進行降維處理，使得該方法的計算復(fù)雜度比較大。另一方面，針對該問題，提出一種基于數(shù)據(jù)