MIMO雷达的目标角度估计+文献综述(3)
但与此同时，这些算法仍然存在缺陷，它们不能解决目前MIMO雷达测角仍然存在的一些问题，例如：
1）从理论的角度看，在对信号进行估计时，至少对于独立源和部分相关源来说，利用阵列协方差矩阵特征值的分布这一方法是完美的。但在实际应用中上，由于受到数据长度的限制，信号源的数量在很大的程度上只能通过主观判定来确定，一定程度上影响了测量所得结果的准确性；
2）信号源的个数在进行空间谱估计时是默认为已知的，这与实际测量中需要认为对信号源个数进行判断的情况不相吻合，使得ESPRIT算法与MUSIC算法在实际应用中都只能间接运用来处理相干源；
3）以上改进之后不少算法虽然在一定程度上减少了MIMO雷达测角的运算量，但这仍然只是相对于传统的ESPIRIT算法和MUSIC算法而言。而实际应用中，这些算法的运算量仍然较大，对其进行进一步的改良是非常有必要的。
相比于上面所述的改进算法，本文进一步对ESPRIT算法和MUSIC算法进行了改进，对于ESPRIT算法，改进算法通过构造新角度矩阵以及利用线性变换实现了在不需要对信号矩阵进行特征分解的前提下对信号发射角DOA和接收角DOD的精确测量，同时还大大降低了算法的运算复杂程度；对于MUSIC算法，本文通过逆矩阵高次方逼近协方差法使得MIMO雷达能够在不需要对信号源的数目进行判定的基础上快速精确地进行发射角DOA和接收角DOD的估测，同时降低了算法的运算复杂程度，之后又在保持算法性能的基础上进一步对该方法进行改进以降低运算量。本文提出的ESPRIT算法和MUSIC算法的两种改进方法，它们均具有较广的适用范围，能够运用于各种不同的雷达基地，而且能够对于静止信号源进行精准的测角，在对运动信号源的角度进行测量的过程中改进算法也表现出了良好的性能。本文中与每一种改进算法相对应的仿真结果也都验证了理论方法的测角精准性和可实施行。
2 MIMO雷达的分类及基本原理
随着对MIMO雷达的研究的逐渐全面和深入，当今的雷达领域中对MIMO雷达体制的探讨方向大致分为两类。
第一种是发射分集思想，它是由麻省理工学院的林肯实验室提出的，这种思想与相控阵雷达的思想相当类似，两者的不同点在于对于相控阵雷达可以通过空间波束的叠加进行对目标信号的方向以及位置的扫描，这主要是由于相控阵雷达的发射信号唯一，其阵元与阵元之间相关系数为1，从而雷达的发射阵元相位之间存在不同程度的延迟。而对于发射分集思想的MIMO雷达，它对同等范围进行测量的方式是通过接收端的时间积累而实现的，当处于理想情况下，发射分集思想下的MIMO雷达阵元与阵元之间的相关性为0，也即发射信号之间完全互不相关，从而使得信号的能量在空域中均匀分散而非叠加。这种形式的雷达主要有两个优点，第一是能够抵挡反辐射导弹的打击，原因是因为其波束在空间中的方向性不强，第二是具有一定的反侦察能力，这也是由于其波束能量分散而形成的。但同样该形式的雷达由于不能够完成对能量的集中，所以其对指定的空间域的针对性要相对欠缺。一般在实际应用中，MIMO雷达的信号相关性介于0到1之间，这样能够结合以上两种形式的MIMO雷达体制的优点，针对具体发射波的情况进行实时的调控以满足实时的需求。由于这种形式的MIMO雷达体系发射阵元和接收阵元间之间的间距较紧凑，因此也可以叫做紧凑式MIMO雷达或集中式MIMO雷达。
第二种则是收发全分集思想，这种思想是由贝尔实验室提出的。该思想与林肯实验室提出的思想的最大区别在于阵元之间的间距。收发全分集思想通过较大的间距以获得较大的空间分集。该思想的原理利用了不同天线对接收的目标对不同方向的反射散射信号互不相干性，成功克服了目标的闪烁特性。这种思想是一种非常新颖的概念，它与传统雷达相比，优势非常明显的同时也有许多的问题需要进一步的研究和讨论。另外，由于这种形式的MIMO雷达体制发射阵元和接收阵元之间的间距较宽，因此可以叫做统计MIMO雷达。