引言

線性頻率調(diào)制連續(xù)波（LFMCW）信號(hào)通常用于雷達(dá)、船舶導(dǎo)航、聲納、地震預(yù)報(bào)等[1-2]。過去，F(xiàn)MCW雷達(dá)主要用于精確距離測量。目前，MMW-FMCW雷達(dá)的應(yīng)用拓展到汽車、廣域監(jiān)視等領(lǐng)域中。與脈沖波相比，MMW-FMCW雷達(dá)具有發(fā)射功率較低、成本效益高、調(diào)制簡化和處理簡單等優(yōu)點(diǎn)，引起了工業(yè)部門的日益關(guān)注。

目前MMW-FMCW雷達(dá)常用的頻率為24 GHz、60 GHz和77 GHz。圖1是TI公司生產(chǎn)的著名77 GHz AWR2944雷達(dá)評(píng)估板。

準(zhǔn)確的角度估計(jì)在雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別和檢測方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[3-10]。傳統(tǒng)角度估計(jì)算法包括Capon方法、基于子空間的方法和最大似然（ML）方法。在接下來的幾十年里，無數(shù)的衍生算法可能會(huì)繼續(xù)完善這些角度估計(jì)技術(shù)。

壓縮感知理論的出現(xiàn)通過利用觀測信號(hào)的空間稀疏性促進(jìn)了更好的角度估計(jì)。然而，相關(guān)噪聲會(huì)降低傳統(tǒng)角度估計(jì)方法的性能，其通常建模成空間自回歸（AR）過程[11-12]。為了緩解相關(guān)噪聲的干擾，學(xué)者們提出了有效的方法，例如協(xié)方差差分方法和基于四階累積量的方法。除此之外，學(xué)者們進(jìn)一步利用了多維譜估計(jì)算法[13-15]，但其計(jì)算復(fù)雜度非常高。

為了解決FMCW雷達(dá)中空間相關(guān)噪聲的干擾問題，Mao等人[16]引入了2D-ESPRIT和2D-MUSIC等算法的思想，提出了HRMR算法，該算法有效地消除了空間相關(guān)噪聲的干擾。此外，HRMR算法的計(jì)算復(fù)雜度優(yōu)于傳統(tǒng)的二維算法估計(jì)技術(shù)。HRMR算法關(guān)注于目標(biāo)中頻信號(hào)的頻率估計(jì)，隨后進(jìn)行角度估計(jì)。

HRMR算法取決于頻率估計(jì)的準(zhǔn)確性和分辨率。HRMR算法的角度估計(jì)性能依賴于時(shí)域的MUSIC和ESPRIT諧波檢索算法。當(dāng)存在時(shí)域相關(guān)雜波時(shí)，HRMR算法的MUSIC和ESPRIT諧波檢索方法的頻域估計(jì)精度會(huì)嚴(yán)重下降。而四階累積量算法對(duì)高斯相關(guān)雜波不敏感，因此本文運(yùn)用四階累積量算法估計(jì)信號(hào)的頻率，從而提高在相關(guān)雜波中的頻率估計(jì)性能，進(jìn)而提高最終的信號(hào)角度估計(jì)性能。

事實(shí)上，空間相關(guān)噪聲和時(shí)域相關(guān)雜波非常復(fù)雜，難以用具體的模型建模。研究人員通常使用零均值等方法非線性（ZMNL）和空間不變隨機(jī)過程（SIRP）模擬非高斯雜波。學(xué)者們提出幾種有效的雜波抑制技術(shù)，其中使用FOC方法可以有效地抑制相關(guān)雜波的干擾。雜噪是由時(shí)域相關(guān)的雜波和空間相關(guān)的噪聲組成的，并導(dǎo)致異常值的出現(xiàn)。此時(shí)，最小二乘法不再是最佳估計(jì)方法，準(zhǔn)確性可能會(huì)降低。為了減輕不利影響，數(shù)學(xué)家采用了穩(wěn)健估計(jì)。其中LAD方法[17，18]可以用于抵消非高斯雜噪，從而提高角度估計(jì)精度。

本文的新穎之處在于：利用基于四階累積量的MUSIC算法抑制雜噪的時(shí)域相關(guān)性，以及利用LAD估計(jì)抑制雜噪的非高斯特性。

本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載：

http://m.jysgc.com/resource/share/2000006402

作者信息：

毛喻仟，盛繼松，張連江，王強(qiáng)

（中國船舶集團(tuán)有限公司第八研究院，江蘇 揚(yáng)州 225002）