第４０卷 第７期
２０１２年 ７月
华 中 科 技 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
Ｊ ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ ．ｏｆ Ｓｃｉ ．＆ Ｔｅｃｈ ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ ．４０ Ｎｏ ．７
Ｊｕｌ ． ２０１２
收稿日期 ２０１１‐０９‐２２ ．
作者简介 王 伟（１９７９‐） ，男 ，教授 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：ｃｈｉｎａｗｗ２００６＠
ｙ
ａｈｏｏ ．ｃｏｍ ．ｃｎ ．
基金项目 国家自然科学基金资助项目 （６０７０４０１８） ．
双 基 地 ＭＩＭＯ 雷 达 多 目 标 定 位 及 互 耦 参 数 估 计
王 伟 王咸鹏 李 欣
（哈尔滨工程大学自动化学院 ，黑龙江 哈尔滨 １５０００１）
摘要 针对 ＭＩＭＯ 雷达收发阵元间存在互耦会严重影响目标定位算法性能的情况 ，提出一种双基地 ＭＩＭＯ
雷达多目标定位及互耦参数估计的算法 ．利用均匀线阵互耦矩阵的特点和 ＭＩＭＯ 雷达的特性获得满足
ＥＳＰＲＩＴ算法的信号子空间 ，在不需要任何互耦矩阵信息情况下采用 ＥＳＰＲＩＴ 算法实现了目标角度估计 ，且
估计出的角度参数自动配对 ．根据所估计的目标方位角度 ，利用信号子空间和联合导向矩阵之间的关系 ，将
ＭＩＭＯ雷达的互耦参数估计转化为线性约束二次最小化问题 ，估计出互耦系数矩阵 ，实现了 ＭＩＭＯ 雷达的自
校正 ．该方法的优点是避免了多维空间谱搜索带来的庞大计算量和迭代中的全局收敛性问题 ，同时得到了收 、
发阵列互耦参数估计的闭式解 ．仿真结果表明算法估计性能接近于互耦已知时二维 ＭＵＳＩＣ 算法 ．
关键词 ＭＩＭＯ 雷达 ；多目标定位 ；互耦 ；信号子空间 ；旋转不变信号参数估计技术
中图分类号 ＴＮ９５１ 文献标志码 Ａ 文章编号 １６７１‐４５１２（２０１２）０７‐００７８‐０６
Ｍｕｌｔｉ‐ｔａｒｇｅｔ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｉｓｔａｔｉｃ ＭＩＭＯ ｒａｄａｒｓ
Ｗ ａｎ
ｇ
Ｗ ｅｉ Ｗ ａｎ
ｇ
Ｘ ｉａｎ
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ｅｎｇ Ｌ ｉ Ｘ ｉｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ ａｒｒｉｖｅｒ ａｒｒａｙｓ ，ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｌｏｃａｌｉｚａ‐
ｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｄｅｇｒａｄｅｄ ，ｔｈｕｓ ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｊｏｉｎｔ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ
ｆｏｒ ｂｉｓｔａｔｉｃ ｍｕｌｔｉｐｌｅ‐ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ‐ｏｕｔｐｕｔ （ＭＩＭＯ ） ｒａｄａｒ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ．Ａ ｓｉｇｎａｌ ｓｕｂｓｐａｃｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ
ＥＳＰＲＩＴ （ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｓ ｓｉｇｎａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖｉａ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ） ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂ‐
ｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｏｆ
ＭＩＭ Ｏ ｒａｄａｒ ．Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｐａｒｔｕｒｅ （ＤＯＤ ） ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｒｉｖａｌ （ＤＯＡ ） ｗｅｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ
ＥＳＰＲＩＴ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ
ｔａｒｇｅｔｓ ，ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｗａｓ ｔｕｒｎｅｄ ｉｎｔｏ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｐ
ｒｏｂｌｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｉｇｎａｌ ｓｕｂｓｐａｃｅ ａｎｄ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｕｔｕａｌ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｆｏｒ ｓｅｌｆ‐ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｓｔａｔｉｃ ＭＩＭＯ ｒａｄａｒ ．Ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｐｏｉｎｔ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｐ
ｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｖｏｉｄｓ ｍｕｌｔｉ‐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｇｌｏｂａｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ，ａｎｄ
ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｓ ｓｏｌｖｅｄ ｉｎ ｃｌｏｓｅｄ ｆｏｒｍ ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｐ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｌｏｓｅｄ ｔｏ ２‐Ｄ Ｍ ＵＳＩＣ （ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ） ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＭＩＭＯ ｒａｄａｒ ；ｍｕｌｔｉ‐ｔａｒｇｅｔ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ；ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ；ｓｉｇｎａｌ ｓｕｂｓｐａｃｅ ；ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｓ
ｓｉｇｎａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖｉａ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ
ＭＩＭＯ 雷达分为共址 ＭＩＭＯ 雷达
［１］
和统计
ＭＩＭ Ｏ 雷达
［２］
．
目前针对 ＭＩＭ Ｏ 雷达的研究主要有波形设
计
［３］
、波束合成
［４］
、二维角度估计
［５］
以及目标成像
与识别
［６］
等方面 ，其中二维角度估计是 ＭＩＭＯ 雷
达的一种重要方面 ．文献［７］提出了二维的 Ｃａｐｏｎ
资源评论
