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基于冗余阵元优化的双基地嵌套MIMO雷达目标DOD和DOA联合估计方法
基于冗余阵元优化的双基地嵌套MIMO雷达目标DOD和DOA联合估计方法
摘要：双基地嵌套的多输入多输出（MIMO）雷达系统在目标定位和跟踪中具有广泛的应用。为了提高雷达系统的定位精度，本论文提出了一种基于冗余阵元优化的双基地嵌套MIMO雷达目标方向和方位联合估计方法。首先，使用冗余阵元优化技术设计了双基地MIMO雷达的阵列布局，并对得到的阵列模式进行了仿真验证。然后，提出了一种利用阵列模式的DOD和DOA估计方法，通过最大似然估计准则将目标的DOD和DOA进行联合估计，并使用前向后向递归算法进行实时的目标跟踪。最后，通过实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。
关键词：双基地嵌套MIMO雷达、冗余阵元优化、DOD、DOA、联合估计
1.引言
多输入多输出（MIMO）雷达系统由于其高分辨率、小目标探测和抗干扰性能好等特点，已经成为目标定位和跟踪的重要工具。在传统的MIMO雷达系统中，通常使用单一基地台进行目标观测和估计。然而，在一些应用场景中，使用单一基地台会面临困难，例如在山区、城市建筑密集的地区等。为了克服这些困难，双基地嵌套MIMO雷达系统应运而生。双基地嵌套MIMO雷达系统通过两个或多个基地台之间的时差以及阵列间的空间对比，可以更准确地进行目标的方向和方位估计。
2.冗余阵元优化的设计方法
为了提高双基地嵌套MIMO雷达系统的性能，本文使用冗余阵元优化技术来设计雷达系统的阵列布局。冗余阵元优化是一种基于进化算法的优化方法，可以通过对阵列元素的位置和权重进行优化来使得某些性能指标达到最优。本文通过设置合适的性能指标，例如最小方差或最大信噪比，使用进化算法来优化双基地雷达的阵列布局。优化的结果可以得到一种阵列模式，在目标估计和跟踪中具有较好的性能。
3.DOD和DOA联合估计方法
在得到优化后的阵列模式之后，本文提出了一种基于最大似然估计准则的DOD和DOA联合估计方法。该方法通过极大似然估计的思想，将目标的DOD和DOA进行联合估计。估计的过程分为两个步骤，第一步是使用前向递归算法来估计目标的DOD，第二步是使用后向递归算法来估计目标的DOA。通过多次迭代可以得到目标的DOD和DOA的最优估计结果。
4.实验结果与分析
通过在实际场景中进行实验，本文验证了所提出方法的有效性和准确性。实验结果表明，在不同的目标方位和方向下，双基地嵌套MIMO雷达系统具有较好的DOD和DOA估计性能。与传统的单一基地台MIMO雷达系统相比，双基地嵌套MIMO雷达系统可以提高目标定位的准确性和鲁棒性。而且，所提出的联合估计方法结构简单，计算量小，可以实时地进行目标跟踪。
5.结论
本论文提出了一种基于冗余阵元优化的双基地嵌套MIMO雷达目标DOD和DOA联合估计方法。通过优化阵列模式并使用最大似然估计准则，可以实现目标DOD和DOA的联合估计，并实时进行目标跟踪。实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。未来的研究可以进一步探索阵列的优化方法和联合估计算法，以提高双基地嵌套MIMO雷达系统的定位性能和应用范围。
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