基于三维压缩感知的MIMO雷达角度估计算法*
2018-04-13文方青王鑫海
文方青 张 弓 王鑫海 张 宇 贲 德
(1.南京航空航天大学电子信息工程学院,南京,211016; 2.长江大学电子信息学院,荆州,434023)
引 言
与传统相控阵的机制不同,多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达巧妙地利用多根天线发射近似相互正交的波形,在多根接收天线端,分别采用匹配滤波器分离目标信息[1]。多天线的使用使得MIMO雷达系统的自由度增大,因而相较相控阵体制的雷达系统,MIMO雷达系统的探测性能显著提升。理论研究表明,MIMO雷达具有如抑制噪声和干扰、抗衰落效应等诸多方面的优势。此外MIMO雷达还能有效地提高目标的分辨率和参数估计的可辨识度[2],因而MIMO雷达的研究引起国内外学者的广泛关注[3]。
本文主要探讨双基地MIMO雷达中的联合波离角(Direction-of-departure,DOD)与波达角(Direction-of-arrival,DOA)估计问题[4],联合角度估计是双基地MIMO雷达中多目标进行测向与定位的任务之一。MIMO雷达中典型的角度估计算法有Capon、多重信号分类(Multiple signal classification,MUSIC)、基于旋转不变技术的估计算法(Estimation method of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)及相关改进算法[5-9],其主要由传统阵列信号处理的方法演化而来。其中,Capon算法和MUSIC算法主要是通过二维谱峰搜索获得目标参数[5-6],这类算法的劣势主要在于其计算复杂度非常大。ESPRIT算法主要利用了两个子阵列的旋转不变特性[7],尽管它可避免谱峰搜索过程,但是其需要额外匹配所估计的角度。上述算法均是将阵列雷达数据堆叠成高维矩阵,然后对高维矩阵进行处理,这些算法均忽略了接收数据内部的多维结构特性。近年来,将张量模型引入阵列多参数估计是MIMO雷达一个研究热点方向[10-12]。……
