阵列联合误差、色噪声背景下MIMO雷达角度估计研究

Multiple-input multiple-output (MIMO) radar is one of the research focuses in the area of radar theory and engineering. Location in colocated MIMO radar is facing the difficulties of combined array errors and colored noise. To overcome these problems, researches on robust and high-resolution angle estimation algorithms for MIMO radar will be carried out in this project. The specific contents of this project are as follows: (1) Construct reasonable signal model for angle estimation in MIMO radar with combined array errors. Design high-resolution and low complexity angle estimation algorithm and self-calibration method. Derive the Cramer-Rao bound for parameters estimation, and verify the effectiveness of the proposed method with numerical simulation and experimental data test. (2) Refine the type of colored noise in MIMO radar. For different characteristic of the colored noise, design corresponding de-noising method and angle estimation algorithm. Then verify the effectiveness of the proposed method with numerical experiments. The goal of this project is to solve some of the key technologies in angle estimation of MIMO radar, and therefore provide a theoretical basis and technical support for MIMO radar implementation. There exist important academic and practical meaning on independent development of national defense and military weapons.

多输入多输出(MIMO)雷达是目前雷达领域理论与工程研究的一个热点。针对集中式MIMO雷达在阵列联合误差及色噪声背景下定位困难的问题，本课题拟开展具有稳健性和高分辨率的MIMO雷达角度估计算法研究。具体内容为：(1)合理的建立阵列联合误差背景下MIMO雷达角度估计的数学模型，设计高精度、低复杂度的角度估计算法和联合误差校正方法，推导阵列联合误差背景下参数估计的克拉美-罗界，并结合计算机仿真和实测数据验证所提方法的有效性；(2)细化MIMO雷达中的色噪声类型，根据不同类型色噪声的特点有针对性的设计抑噪及角度估计算法，采用计算机仿真的方法验证所提算法的有效性。本项目研究旨在攻克MIMO雷达角度估计中的若干关键技术，为MIMO雷达应用提供理论基础和技术支撑。开展本项目对于自主发展我国国防科技和武器装备具有十分重要的理论与实际意义。

多输入多输出(MIMO)雷达是目前雷达领域理论与工程研究的一个热点。针对集中式MIMO雷达在阵列联合误差及色噪声背景下定位困难的问题，本课题开展具有稳健性和高分辨率的MIMO雷达角度估计算法研究。研究的成果主要包括：.（1）互耦背景下MIMO雷达角度估计及阵列误差校准算法研究。特别是从张量分析的角度出发，研究基于PARAFAC的参数估计算法，包括基于两步策略的角度估计算法、基于酉变换的低复杂度算法以及基于多维压缩感知的快速估计算法；.（2）联合误差背景下，基于PARAFAC的MIMO雷达角度估计算法。主要是基于两个以上的收发阵列校准元的参数估计算法，利用校准元的导引矢量的相位线性特性，通过最小二乘进行角度估计；.（3）空域色噪声背景下MIMO雷达角度估计的相关工作。具体包括参数估计的克拉美-罗界推导，基于协方差张量PARAFAC分解的有色噪声抑制算法、基于矩阵填充、张量填充技术的色噪声抑制算法；.（4）非正交发射波形条件下，MIMO雷达角度估计算法的研究。由于非正交发射波形会导致空域有色噪声及非理想的方向矩阵，可将已有色噪声抑制方案扩展至这种场景，再结合已有的参数估计算法进行角度估计；.（5）EMVS-MIMO雷达多维参数估计算法等扩展研究。.本项目的相关研究成果可为MIMO雷达应用提供理论基础和技术支撑，并对于自主发展我国国防科技和武器装备具有十分重要的理论与实际意义。