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基于波束指向的近场MIMO雷达回波幅度校准方法
基于波束指向的近场MIMO雷达回波幅度校准方法
摘要：近场MIMO（Multiple-Input-Multiple-Output）雷达是一种能够同时发射和接收多个天线的雷达系统。然而，由于近场环境中的多路径效应和天线间的互相干扰，近场MIMO雷达所接收到的回波幅度存在误差。为了解决这个问题，本文提出一种基于波束指向的近场MIMO雷达回波幅度校准方法。该方法通过优化波束指向和调整发射信号的相位权重，实现了回波幅度的校准。实验结果表明，该方法能够有效地提高近场MIMO雷达的回波幅度精度。
1.引言
近场MIMO雷达是一种在雷达系统中应用多个发射和接收天线的技术。与传统的单天线雷达相比，近场MIMO雷达具有更高的分辨率和更好的抗干扰性能。然而，在近场环境中，由于多路径效应和天线间的互相干扰，近场MIMO雷达所接收到的回波幅度存在误差。因此，对于近场MIMO雷达而言，回波幅度的校准是十分重要的。
2.相关工作
近年来，已经有一些关于近场MIMO雷达回波幅度校准的研究工作。其中一种方法是通过计算反射体的散射矩阵来校准回波幅度。这种方法需要预先知道反射体的散射特性，并且对计算复杂度要求较高。另一种方法是通过调整发射信号的功率和相位来校准回波幅度。然而，这种方法需要进行多次试验以确定最佳的调整参数，且需要较多的计算资源。
3.方法提议
为了解决上述问题，本文提出了一种基于波束指向的近场MIMO雷达回波幅度校准方法。该方法基于以下两个假设：1）回波幅度的误差主要与得到回波的信道有关；2）通过优化波束指向可以降低信道对回波幅度的影响。根据这两个假设，该方法包括以下几个步骤：
3.1信道估计
首先，通过发送已知信号并接收回波信号，估计出近场MIMO雷达系统的信道矩阵。这可以通过最小二乘法或者最大似然估计法来实现。
3.2波束指向优化
通过优化波束指向，调整发射天线的相位权重，使得回波的幅度最大化。这可以通过最大化接收信号的功率来实现。优化问题可以转化为凸优化问题，并通过迭代算法进行求解。
3.3发射信号相位权重调整
在确定了最佳的波束指向后，进一步调整发射信号的相位权重，以进一步校准回波的幅度。这可以通过最小化回波信号的均方差来实现。优化问题可以转化为线性方程组的求解问题，通过求解该方程组可以得到最佳的相位权重。
4.实验结果与分析
本研究在实际近场环境中进行了一系列实验。实验结果表明，通过本文提出的方法，可以有效地校准近场MIMO雷达的回波幅度。与传统的校准方法相比，本方法不仅能够提高回波幅度的精度，而且具有较低的计算复杂度。同时，本方法对于不同的信号和天线配置都具有很好的适用性。
5.结论
本文提出了一种基于波束指向的近场MIMO雷达回波幅度校准方法。通过优化波束指向和调整发射信号的相位权重，实现了回波幅度的校准。实验结果表明，该方法能够有效地提高近场MIMO雷达的回波幅度精度。未来的研究方向可以包括进一步优化算法的性能，并将该方法应用于更广泛的实际应用场景中。
参考文献：
[1]Li,X.,etal.(2020).Near-fieldMIMORadarCalibrationbasedonBeamformingandLocalRegression.IEEETransactionsonSignalProcessing.
[2]Wang,Z.,etal.(2019).CalibrationforMIMORadarwithLargeAntennaArrayintheCaseofRandomSNRUncertainty.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems.
[3]Chen,Y.,etal.(2018).MIMORadarCalibrationwithSparseRecoveryandRank-ConstrainedOptimization.IEEETransactionsonSignalProcessing.