【摘要】：頻控陣(FDA)雷達(dá)是美國學(xué)者P.Antonik等人于2006年提出的一種新型雷達(dá),與傳統(tǒng)雷達(dá)不同,其發(fā)射天線陣列采用頻率分集技術(shù),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(dá)的波束是距離-角度相關(guān)的。將FDA雷達(dá)與多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)相結(jié)合就形成了FDA-MIMO雷達(dá),它作為一種新型雷達(dá)機制,近年來得到了廣泛關(guān)注。目標(biāo)距離-角度參數(shù)聯(lián)合估計是FDA-MIMO雷達(dá)目標(biāo)定位的關(guān)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(biāo),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(dá)目標(biāo)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(biāo)。稀疏陣列是近幾年出現(xiàn)的新型天線陣列,包括互質(zhì)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(dǎo)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(dá)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(dǎo)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(zhì)陣列和嵌套陣列),對FDA-MIMO雷達(dá)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(dá)的天線陣列分別配置為互質(zhì)陣列和嵌套陣列,并將雷達(dá)發(fā)射天線各陣元載頻間隔配置為互質(zhì)頻率間隔和嵌套頻率間隔,提出兩種新型單基地FDA-MIMO雷達(dá)信號模型------互質(zhì)頻率間隔互質(zhì)陣列FDA-MIMO雷達(dá)和嵌套頻率間隔嵌套陣列FDA-MIMO雷達(dá),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(biāo)距離-角度聯(lián)合估計方法。與傳統(tǒng)均勻線陣FDA-MIMO雷達(dá)相比,兩種新型雷達(dá)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(dǎo)致的秩虧缺問題以及空間平滑技術(shù)導(dǎo)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(dá)目標(biāo)距離-角度聯(lián)合估計方法。2D-OMP算法分別采用互質(zhì)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(jié)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(biāo)分辨率。最后,針對2D-OMP算法中計算復(fù)雜度高的問題,進(jìn)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(dá)目標(biāo)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(biāo)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(fù)雜度。
【圖文】：

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文互質(zhì)陣列定義：M 、N 為一對互質(zhì)數(shù)且 M <N ，對于一個具有 N+2M -1個陣元的互質(zhì)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(zhì)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(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN958

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本文編號：2677838