宽带MIMO雷达角度估计的统计分辨力#周小利，王宏强，程永强，秦玉亮**（国防科技大学电子科学与工程学院，长沙410073）510152025303540摘要：针对传统雷达分辨理论无法反映环境噪声和目标参数对MIMO雷达实际分辨能力的影响的问题，研究了基于统计分辨理论的宽带MIMO雷达角分辨力。建立了宽带MIMO雷达信号模型，将目标分辨问题等效为二元假设检验，利用广义似然比检验方法，推导了在给定虚警概率和检测概率时宽带MIMO雷达的统计角分辨力，分析了检验参数、信噪比、目标参数以及MIMO雷达发射波形参数和几何参数对分辨力的影响，得出与传统分辨理论相比更能反映雷达实际分辨能力的结果，可为雷达系统设计提供优化准则。关键词：信号处理；MIMO雷达；统计角分辨力；宽带；假设检验；广义似然比检验：TN957StatisticalResolutionLimitofAngleEstimationforWidebandMIMORadarZHOUXiaoli,WANGHongqiang,CHENGYongqiang,QINYuliang(SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Theangularresolutionlimit(ARL)forwidebandMIMOradarbasedonthestatisticalresolutiontheoryispresentedduetotheproblemthattheeffectsofnoiseandparametersofthetargetontheactualresolutionabilityoftheMIMOradarcouldn’tbereflectedbythetraditionalresolutiontheory.ThesignalmodelofwidebandMIMOradarissetup,thentheresolutionproblemismodeledasabinaryhypothesistest.Thestatisticalangularresolutionlimit(SARL)forwidebandMIMOradarwhichisbasedonthegeneralizedlikelihoodratiotest(GLRT)isderivedwhentheprobabilityoffalsealarmandtheprobabilityofdetectionaregiven.Theinfluencesofdetectionparameters,thesignaltonoiseratio(SNR),theparametersoftarget,theparametersoftransmitwaveformsandthegeometryparametersofMIMOradarontheARLareanalyzed.Andabetterresultthatcouldreflecttheactualresolutionabilityofradarcomparedwiththetraditionalresolutiontheoryisgiven,whichcouldprovidetheoptimizationcriterionforradarsystemdesign.Keywords:signalprocessing;MIMOradar;statisticalangularresolutionlimit;wideband;hypothesistest;generalizedlikelihoodratiotest0引言MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）雷达作为21世纪才正式提出的一种新型雷达体制，近年来吸引了国内外众多研究机构和研究人员的关注，角度估计是MIMO雷达的一个重要应用方向[1-4]，而分辨力是衡量MIMO雷达角度估计性能的一个重要指标，也是角度估计算法设计的目标和基础。传统分辨力建立在基于信号模糊函数的雷达分辨理论基础之上[5]，主要集中于信号本身的固有分辨能力，应用较为广泛。但是传统分辨力未考虑噪声以及目标状态测量方式对实际分辨力的影响，同时受到瑞利判据的限制，而超分辨理论指出，超出瑞利分辨极限的情况是可能的[6]，当采样率足够大且没有噪声时分辨力可以无限小。统计分辨力[7]（StatisticalResolutionLimit，SRL）从雷达测量的统计特性出发，将测量基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金博导类（20124307110013）资助课题作者简介：周小利（1988-），男，博士生，主要研究方向：微波关联成像通信联系人：王宏强（1970-），男，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向：自动目标识别、雷达成像、目标跟踪等.oliverwhq@vip.tom-1-究，但是这些研究均建立在窄带信号和窄带模型的基础之上，也未给出雷达实际分辨力的随机性纳入到分辨力定义当中，可以突破瑞利极限，同时更能反映雷达的实际分辨能力。455055606570具体应用中，通常采用基于检测理论和基于参数估计理论的方法来确定统计分辨力。基于检测理论的方法将分辨问题等效为二元假设检验问题，以正确判决和错误判决的概率来定义分辨力限[8-14]；基于参数估计的方法利用参数估计精度定义分辨力限，通常以参数估计的CRLB的平方根来衡量系统的分辨力[3][7][15-17]。在统计分辩理论的基础上，RémyBoyer等人对MIMO雷达的统计分辨力进行了深入研[3][14]与目标所处的空...