【摘要】：頻控陣(FDA)雷達是美國學者P.Antonik等人于2006年提出的一種新型雷達,與傳統(tǒng)雷達不同,其發(fā)射天線陣列采用頻率分集技術,在各個發(fā)射陣元上均增加了一個個有序的頻率增量,使FDA雷達的波束是距離-角度相關的。將FDA雷達與多輸入多輸出(MIMO)技術相結合就形成了FDA-MIMO雷達,它作為一種新型雷達機制,近年來得到了廣泛關注。目標距離-角度參數(shù)聯(lián)合估計是FDA-MIMO雷達目標定位的關鍵,而參數(shù)估計的精度與分辨率則是參數(shù)估計的重要指標,其主要影響因素有陣列孔徑、快拍數(shù)與信號帶寬等。傳統(tǒng)的FDA-MIMO雷達目標定位問題中,天線陣列多配置為均勻線陣,具有M個陣元的ULA最多可定位M-1個目標。稀疏陣列是近幾年出現(xiàn)的新型天線陣列,包括互質陣列、嵌套陣列等。與傳統(tǒng)的均勻線陣不同,稀疏陣列在具有與均勻線陣相同物理陣元數(shù)時,可以通過陣列等效獲得更大的虛擬陣列孔徑,從而獲得更好的參數(shù)估計性能。然而,在稀疏陣列的陣型等效過程中會導致信號的秩虧缺問題,解決這一問題的經(jīng)典方法為空間平滑,但空間平滑會犧牲部分陣列孔徑,造成雷達參數(shù)估計性能的下降。近年來出現(xiàn)的壓縮感知算法,可以在不犧牲陣列孔徑的前提下有效地解決稀疏陣列等效導致的秩虧缺問題。因此,本文基于壓縮感知理論,并采用稀疏陣列(互質陣列和嵌套陣列),對FDA-MIMO雷達距離-角度聯(lián)合估計問題展開深入研究。所作的創(chuàng)新性工作如下:首先,將FDA-MIMO雷達的天線陣列分別配置為互質陣列和嵌套陣列,并將雷達發(fā)射天線各陣元載頻間隔配置為互質頻率間隔和嵌套頻率間隔,提出兩種新型單基地FDA-MIMO雷達信號模型------互質頻率間隔互質陣列FDA-MIMO雷達和嵌套頻率間隔嵌套陣列FDA-MIMO雷達,并在上述信號模型下提出一種基于二維空間平滑MUSIC(2D-SSMUSIC)算法的目標距離-角度聯(lián)合估計方法。與傳統(tǒng)均勻線陣FDA-MIMO雷達相比,兩種新型雷達模型的陣列孔徑更大,參數(shù)估計的分辨率更高。然后,針對稀疏陣列陣型等效導致的秩虧缺問題以及空間平滑技術導致的陣列孔徑減小問題,提出一種基于二維正交匹配追蹤(2D-OMP)的稀疏陣列FDA-MIMO雷達目標距離-角度聯(lián)合估計方法。2D-OMP算法分別采用互質陣列和嵌套陣列作為天線陣列,以壓縮感知理論為工具,能有效地解決子空間方法所存在的問題。仿真結果表明,此算法相較于傳統(tǒng)子空間算法具有更高的估計精度與目標分辨率。最后,針對2D-OMP算法中計算復雜度高的問題,進一步提出一種基于二維分段正交匹配追蹤(2D-StOMP)的FDA-MIMO雷達目標距離-角度聯(lián)合估計方法。2D-StOMP算法基于收縮迭代與壓縮感知理論,相較于傳統(tǒng)算法,具有更高的參數(shù)估計精度與目標分辨率。2D-StOMP算法與2D-OMP算法具有相近的估計精度,但具有更低的時間復雜度。
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吉林大學碩士學位論文互質陣列定義：M 、N 為一對互質數(shù)且 M <N ，對于一個具有 N+2M -1個陣元的互質陣列，其陣列單元位置可以由下式確定：S Mnd ,0 n N 1 N md ,0 m M 1 ………… (2.3其中d 為基本陣元間距單位，數(shù)值上等于信號的半波長。即互質陣由一個陣元數(shù)為 N 陣元間距為Md 的均勻陣列與一個陣元數(shù)為2 M -1陣元間距為 Nd 的均勻陣列組成，，如圖 2.1 所示。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN958

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本文編號：2677838