姚 琳 刘晓东

(1 中国科学院声学研究所 海洋声学技术实验室 北京 100190)

(2 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室 100190)

(3 中国科学院大学 北京 100049)

0 引言

多输入多输出(Multiple-input multipleoutput,MIMO)技术最早在无线通信领域应用，具有显著优势，并获得了丰富的成果[1−2]。2006年，Bekkerman 等[3]将MIMO 思想引入声纳领域。依据MIMO 声呐收发阵列结构配置上的不同，可以将MIMO 声呐分为分布式MIMO 声呐和密集式MIMO 声呐两类[4−5]。分布式MIMO 声呐的各发射和接收阵元间距较大，可以从多个角度观测目标，抑制目标的截面积闪烁，从而提高目标的检测性能[6−7]。密集式MIMO 声呐的收发阵元间距较小，发射端发射正交波形，接收端对各正交信号的回波进行分离，从而获得较大孔径的虚拟阵列和更多的自由度[8]。密集式MIMO 声呐又可分为单基地MIMO 声呐和双基地MIMO 声呐。对于单基地MIMO 声呐，认为其发射和接收阵列几乎处于相同位置，同一目标相对于收发阵列的方位角相同，而双基地MIMO 声呐的收发阵列间距较远，同一目标相对于收发阵列的方位角不同[9−10]。

因为密集式MIMO 阵列的信号模型与常规单输入多输出(Single-input multiple-output,SIMO)阵列的信号模型类似，所以许多密集式MIMO 阵列的波达方向(Direction of arrival,DOA)估计算法都借鉴了SIMO 阵列的空间谱估计算法。密集式MIMO 阵列的DOA 估计方法主要分为两类：第一类利用MIMO 阵列发射正交波形获得空间平滑的特点，即发射分集平滑(Transmission diversity smoothing,TDS)效应，当发射阵元数目大于目标数目时，多目标回波间不相干，所以不需要进行解相干处理，可以直接将高分辨率算法应用于接收阵的接收信号进行DOA估计[11−13]；……