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摘要如今，随着MIMO雷达逐渐广泛运用于我们生活的各个领域，对MIMO雷达信号的发射角（DOA）和接收角（DOD）的估测越来越重要，但由于传统的测量方法需要对空间协方差矩阵进行特征分解从而导致运算量较大的问题亟需解决。本论文就传统ESPRIT算法和传统MUSIC算法进行了改进，在不需要对特征矩阵进行分解计算的基础上即可得到目标的DOA和DOD，显著降低了MIMO雷达测角算法的运算量和测量时间的同时优化了算法结构，每种改进算法相对应的仿真结果验证了改进算法的正确性和可行性。硬件实现的结果也实现了对理论算法的实际验证。19219
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关键词 MIMO雷达，ESPRIT算法，MUSIC算法，算法改进
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Angle Estimation of MIMO Radar
Abstract
Nowadays, with the gradually widely use of MIMO Radar in various realms of our life, the estimation of the DOA and DOD of the MIMO radar signal is increasingly important. However, the traditionally measurement, which eigendecomposites the spatial covariance matrix and thus resulting great amount of computation, needs urgently to be improved. In this paper, we improve the traditional ESPIRIT and MUSIC algorithms so we can get the DOA and DOD of the signal without eigendecomposition, thus substantially decreasing the amount of computation and measurement time to optimize the algorithm structures. And the simulation results of each improved algorithms verify the correctness and effectiveness of the improved algorithms. While the hardware experiment result also proves the feasibility of the theory algorithms.
Keywords MIMO Radar, ESPRIT algorithm, MUSIC algorithm, improved algorthm
目 次
1 绪论 2
2 MIMO雷达的分类及基本原理 5
3 ESPRIT算法及其改进 6
3.1 传统ESPRIT算法 7
3.2 改进的ESPRIT算法 9
3.3 改进的ESPRIT算法仿真结果 10
4 MUSIC算法及其改进 11
4.1 传统MUSIC算法 11
4.2 逆矩阵高次方逼近协方差法 13
4.3 改进的逆矩阵高次方逼近协方差法 14
4.4 改进的逆矩阵高次方逼近协方差法仿真结果 15
4.5 运算量分析 16
4.6 正交投影矩阵构造求逆算法及仿真结果 18
5 运算量分析的硬件验证 21
5.1 MIMO雷达传统MUSIC算法的硬件实现 22
5.2 MIMO雷达MUSIC改进的逆矩阵高次方逼近协方差法的硬件实现 23
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
多输入多输出系统(MIMO，Multiple input Multiple output)原本是控制系统中的一个概念，表示一个系统有多个输入和多个输出。如果将移动通信系统的传输信道看成一个系统，则发射信号可看成移动信道(系统)的输入信号，而接收信号可看成移动信道的输出信号。将MIMO的概念与目标RCS起伏相融合可建立MIMO模型，该模型通过独特的“时间—能量”管理技术能够实现多独立宽波束的同时照射。在雷达领域中，MIMO雷达体系是近年来提出的一种新颖体制，在03到04年的部分全球性雷达会议上，学者们正式建立了MIMO雷达的概念并由此设立专题对有关的MIMO雷达问题进行深入的研究和探讨[1]。随后，国内外的雷达学者们就MIMO雷达的不同方面经过不懈的理论研究和实践证明，得出了MIMO雷达具有提高雷达系统识别能力、估算精度[2]、测速性能[3]以及大大降低截获概率[4]的优势。