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MIMO雷达DOA估计算法研究

作　者: 夏恒福
导　师: 赵永波
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MIMO雷达波达方向估计信号处理协方差矩阵
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

MIMO雷达是受通信界成熟的MIMO技术的启发,而被提出的一个概念,它在发射端和接收端都使用阵列天线,且发射相互正交的信号。由于MIMO雷达应用了分集技术,提高了雷达波达方向(DOA)估计和目标检测性能。本文主要对MIMO雷达DOA估计问题进行了研究。首先介绍了MIMO雷达的信号模型及信号处理过程,然后将MIMO雷达与相控阵雷达进行了比较。其次介绍了四种典型的DOA估计方法在MIMO雷达中的应用:Capon法,MUSIC算法,ESPRIT算法和最大似然法,通过仿真可知MIMO雷达的DOA估计性能随阵元间距的增大而提高,并且优于只进行单端处理的传统雷达。然后,进一步讨论了MUSIC算法在MIMO雷达中的应用,提出了一种计算协方差矩阵的新方法,并讲述了该方法的原理。理论分析表明,新方法的性能优于传统的MUSIC算法。通过公式推导与计算机仿真,证明了此结论的正确性。最后,将这种计算协方差矩阵的新方法应用于M-SSMUSIC算法中。计算机仿真结果表明,改进方法与SSMUSIC算法和M-SSMUSIC算法相比,都使得MIMO雷达的DOA估计性能得到了提高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 MIMO雷达研究背景及意义  7-10
  1.2 MIMO雷达国内外研究现状  10-11
  1.3 本文主要工作及具体安排  11-13
第二章 MIMO雷达基本原理  13-25
  2.1 MIMO雷达信号模型  13-16
  2.2 MIMO雷达的信号处理  16-20
    2.2.1 时域一维匹配滤波  16-18
    2.2.2 综合波束合成  18-19
    2.2.3 仿真结果  19-20
  2.3 MIMO雷达与相控阵雷达的比较  20-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章几种基本的MIMO雷达DOA估计算法  25-45
  3.1 Capon最小方差法  25-28
    3.1.1 Capon算法的原理  25-26
    3.1.2 Capon算法在MIMO雷达中的应用  26-27
    3.1.3 仿真结果  27-28
  3.2 MUSIC算法  28-32
    3.2.1 MUSIC算法的原理  28-30
    3.2.2 MUSIC算法在MIMO雷达中的应用  30-31
    3.2.3 仿真结果  31-32
  3.3 ESPRIT算法  32-37
    3.3.1 ESPRIT算法的原理  32-35
    3.3.2 ESPRIT算法在MIMO雷达中的应用  35-36
    3.3.3 仿真结果  36-37
  3.4 最大似然(ML)算法  37-43
    3.4.1 最大似然算法的原理  37-39
    3.4.2 最大似然算法在MIMO雷达中的应用  39-42
    3.4.3 仿真结果  42-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章改进的MUSIC算法在MIMO中的应用  45-57
  4.1 改进MUSIC方法的原理  45-49
    4.1.1 信号模型  45-46
    4.1.2 传统MUSIC方法的应用  46-47
    4.1.3 改进MUSIC方法的应用  47-48
    4.1.4 仿真结果  48-49
  4.2 改进M-SSMUSIC方法  49-55
    4.2.1 SSMUSIC方法原理  49-50
    4.2.2 M-SSMUSIC方法原理  50-52
    4.2.3 改进的M-SSMUSIC方法原理  52-53
    4.2.4 仿真结果  53-55
  4.3 本章小结  55-57
第五章结束语  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-64

MIMO雷达DOA估计算法研究

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