双基地分布式阵列MIMO雷达的DOA和DOD估计方法

结合分布式阵列和双基地多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达的特点,提出了一种新的双基地分布式阵列MIMO雷达的接收角(Direction of Arrival,DOA)和发射角(Direction of Departure,DOD)估计方法.根据发射阵列和接收阵列的空域旋转不变特性,利用旋转不变估计技术(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)获取无模糊DOA粗估计和高精度周期性模糊的DOA、DOD精估计;再利用无模糊DOA粗估计、目标的双基地距离信息以及双基地MIMO雷达的几何特点,解除DOA、DOD精估计的周期性模糊,得到高精度且无模糊的DOA和DOD估计.最后,根据ESPRIT算法原理和估计误差的概率统计特性进行算法的性能分析,给出算法基线模糊门限的近似计算方法.该算法有效地放宽了发射阵列孔径扩展程度的限制,从而提高了阵列在大孔径下的角度估计精度,且能够实现DOA和DOD估计的自动配对.仿真结果验证了所提算法和性能分析方法的有效性.

基于root-RARE算法的非同构分布式阵列高精度方向估计

针对非同构分布式阵列无法使用旋转不变子空间算法(estimation of signal parameters via rotation invariant technique algorithm,ESPRIT),同时为了提高非同构分布式阵列的角度估计精度,提出基于求根降秩算法(root rank reduction estimator,root-RARE)的目标波达方向估计方法。由于分布式阵列的基线长度远大于半波长,合成方向图出现栅瓣,导致测角模糊。算法以root-RARE与多重信号分类算法(multiple signal classification,MUSIC)联合解模糊,以root-RARE得到的粗估计为参考,解整个非同构分布式阵列MUSIC谱估计的模糊,从而得到高精度无模糊的估计。推导非同构分布式阵列方向估计的克拉美罗界,分析算法的波达方向估计性能,同时分析分布式阵列方向估计时的基线模糊门限与信噪比门限之间的关系。仿真结果验证所提算法方向估计的正确性及有效性。

基于正定优化的分布式阵列舰载米波雷达的高分辨角度估计

针对米波雷达波长较长及在舰载平台上安装大孔径均匀阵列天线工程上难以实现且不利于自身的隐身的问题,提出了分布式阵列天线结构和基于正定优化的分布式阵列天线米波雷达高分辨角度估计算法。该算法从分布式阵列天线的空域相关阵出发,利用矩阵完型理论,由矩阵直接增广法得到同孔径均匀阵列的增广相关阵,再利用正定优化算法将增广相关阵修正为正定厄密的Toeplitz相关阵,实现了分布式阵列的流形解模糊及信号相参处理,从而达到了分布式阵列的孔径扩展。仿真结果验证了分布式阵列及基于SDP的修正算法的正确性与有效性,也验证了经过SDP修正后分布式阵列的高分辨性能。

一种新型的太阳能无人机分布式相控阵天线

由于远距离传输、小口径安装、精确波束指向等诸多因素,传统的相控阵天线无法满足临近空间长航时太阳能无人机的通信需求。针对此问题,提出了一种新型的太阳能无人机分布式相控阵天线,以实现高数据率远距离传输;基于分布式阵列方法解决天线安装问题;采用基于应变测量元件的波束校正方法实现精确波束指向。设计了一种Ka频率的分布式相控阵天线,通过仿真,验证了本文提出方法的正确性。