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基于MIMO的车载毫米波雷达波束形成研究
| 论文题名： | 基于MIMO的车载毫米波雷达波束形成研究 |
| 关键词： | 多输入多输出;毫米波雷达;波束形成;信号处理;导向矢量 |
| 摘要： | 毫米波雷达利用目标反射回波获取目标的距离、速度和角度等特征信息。因其能够“全天候全天时”工作的能力，在无人驾驶、遥感、安检等领域具有重要的应用价值。而在车载毫米波雷达中，波束形成对于实现目标的准确定位具有重要的意义。然而，当阵列发生扰动时，将会导致干扰偏离零陷位置，甚至会导致算法完全失效，因此有必要研究增强算法的稳健性来克服上述问题。基于此，本文对MIMO的车载毫米波雷达波束形成算法进行深入研究，主要内容如下： （1）根据车载毫米波雷达的系统结构和工作原理，对其系统体制和信号模型进行研究分析。分析了基于MIMO的毫米波距离维、速度维和角度维的信号处理流程和信号处理模型，并且通过仿真实验给出了验证，为后续改进波束形成算法提供了理论基础。 （2）提出了一种联合协方差矩阵重构和ADMM的鲁棒波束形成算法。先在波束形成器最大输出功率条件下，设计求解最优导向矢量的优化模型。接着，为了展宽零陷并增强系统抗运动干扰能力，利用阵列输出功率及定义的干扰零陷范围重构协方差矩阵。仿真表明，与SMI算法和DL算法相比，本文提出的算法有效提高了在干扰位置发生扰动和导向矢量失配下的算法性能。 （3）提出了一种改进后的联合协方差矩阵重构和ADMM的鲁棒波束形成算法。本文参照实际情况引入更多约束，增加了双边范数扰动约束以及二次相似性约束，允许了误差产生的范围。此外，确保SOI的到达方向远离干扰导向矢量的所有线性组合的DOA区域，保证了最优导向矢量的DOA位于SOI的角扇形区域。仿真表明，与联合协方差矩阵重构和ADMM的鲁棒波束形成算法相比，改进后的算法在低输入SNR情况下，也输出了较高的SINR，并且提高了算法性能。 在上述理论分析的基础上，本文基于CalterahAlpsCAL77S244-AE平台，通过实验验证了波束形成算法的可行性，提高了基于MIMO的车载毫米波雷达测角的准确性和鲁棒性。 |
| 作者： | 王兆彬 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 巩朋成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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