Joint angle and polarization parameter estimation for the new designed bistatic multiple-input multiple-output radar with long dipoles and large loops

Abstract

针对常规双基地电磁矢量传感器多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达中短电偶极子<inline-formula><tex-math id="M1">\begin{document}$({L}/{\lambda } &lt; 0.1)$\end{document}</tex-math><alternatives><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="4-20201111_M1.jpg"/><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="4-20201111_M1.png"/></alternatives></inline-formula>和小磁环<inline-formula><tex-math id="M2">\begin{document}$\left(2{\rm{\pi }}({R}/{\lambda }) &lt; 0.1\right)$\end{document}</tex-math><alternatives><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="4-20201111_M2.jpg"/><graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="4-20201111_M2.png"/></alternatives></inline-formula>辐射效率不足问题, 本文根据实际应用中电磁矢量传感器的有效长度来设计新型的发射电磁矢量传感器阵列和接收电磁矢量传感器阵列. 首先, 通过平行因子算法来实现对双基地MIMO雷达阵列接收数据空时特性的充分利用. 这种处理过程能够实现发射俯仰角和接收俯仰角的自动参数配对. 然后, 针对归一化坡印亭矢量估计器在长电偶极子和大磁圆环约束下无法实现角度和极化参数有效测量的问题, 对于利用平行因子算法得到的发射和接收加载矩阵采用新的盲估计算法来实现对角度参数和极化参数的高精度估计. 所提出的盲估计算法在不需要电偶极子长度和磁环周长的先验信息的情况下能够有效地实现发射四维参数和接收四维参数的精确估计, 且该算法估计得到的八维参数满足自动参数配对特性. 最后, 详细推导了长电偶极子和大磁圆环约束下双基地MIMO雷达中角度和极化参数估计性能的克拉美罗界. 仿真实验表明, 对于实际中长电偶极子和大磁圆环组成的新型电磁矢量传感器, 本文所提算法具有良好的参数估计性能. 通过理论分析和仿真实验结果可以发现, 本文的研究工作能够进一步促进电磁矢量传感器在双基地MIMO雷达中的应用.