文档名：基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计
摘要：多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(DirectionofArrival,DOA)的估计性能恶化.大多数低秩矩阵填充算法要求缺失数据随机分布于不完整的矩阵中,无法适用于整行缺失数据的恢复问题.为此,提出了一种基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计方法.首先,通过奇异值分解(SingularValueDecomposition,SVD)降低虚拟阵列输出矩阵的维度,以减少计算复杂度.然后,对降维数据矩阵建立基于块Hankel矩阵正则化的低秩矩阵填充模型,在该模型中将MIMO雷达降维数据矩阵排列成块Hankel矩阵并施加Schatten-p范数作为正则项.最后,结合交替方向乘子法(AlternateDirectionMultiplierMethod,ADMM)求解该模型,获得完整的MIMO雷达降维数据矩阵.仿真结果表明,所提方法能够有效恢复降维数据矩阵中的整行数据缺失,具有较高的DOA估计精度和实时性,在阵元故障率低于50.0%时DOA估计精度优于现有方法.
Abstract：Thepresenceofmultiple-inputmultiple-output(MIMO)radararrayantennafaultleadstotheentirelymissingrowsinthevirtualarraydatamatrix,whichmaydamagetheintegrityofthearrayoutputdatasoastodeterioratetheperformanceofdirectionofarrival(DOA)estimation.Mostlow-rankmatrixcompletionalgorithmsrequirethemissingdatarandomlydistributedinthecorruptedmatrix,butcannotbeappliedtotheproblemofrecoveringentire-rowmissingdata.Accordingly,alow-rankblockHankelmatrixregularizationbasedmethodforMIMOradarDOAestimationisproposedtoalleviatethenegativeimpactofarrayantennafailure.Toreducecomputationalburdens,singularvaluedecomposition(SVD)isusedtolowerthedimensionofincompletevirtualarraydatamatrix.Then,alow-rankmatrixcompletionmodelbasedonblockHankelmatrixregularizationcanbeestablished,inwhichthereduced-dimensionaldatamatrixisarrangedintoblockHankelmatrixandSchatten-pnormisimposedasitsregularizationterm.Finally,theAlternateDirectionMultiplierMethod(ADMM)isusedtosolvethemodel,andthecompletereduced-dimensionalmatrixofMIMOradarcanbeobtainedsuccessfully.Simulationresultsverifythattheproposedmethodcaneffectivelyrecovertheentirelymissingrowsinthereduced-dimensionaldatamatrix,ensuringexcellentDOAestimationaccuracyandreal-timeperformance.Whenthearrayantennafailurerateiswithin50%,theDOAestimationaccuracyoftheproposedmethodisbetterthanthatoftheexistingmethods.
作者：陈金立 瞿彦涛 陈宣 Author：CHENJinli QUYantao CHENXuan
作者单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044南京信息工程大学物理与光电工程学院,南京210044
刊名：电讯技术 ISTICPKU
Journal：TelecommunicationEngineering
年，卷(期)：2024, 64(5)
分类号：TN911.23
关键词：MIMO雷达 阵元故障 DOA估计 块Hankel矩阵 Schatten-p范数
Keywords：MIMOradar arrayantennafailure DOAestimation blockHankelmatrix Schatten-pnorm
机标分类号：TN911.7TP391.41O29
在线出版日期：2024年6月5日
基金项目：国家自然科学基金，江苏省自然科学基金基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计[
期刊论文] 电讯技术--2024, 64(5)陈金立 瞿彦涛 陈宣多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(DirectionofArrival,DOA)的估计性能恶化.大多数...参考文献和引证文献
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