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MIMO雷达系统与ESPRIT算法的结合为波达方向(DOA)估计提供了高精度的解决方案。MIMO雷达通过多天线收发结构获得空间自由度增益,而ESPRIT算法则利用信号子空间的旋转不变性特性实现超分辨率测向。
该实现的核心在于构建MIMO雷达的接收数据模型。通过合理设计发射波形和阵列几何结构,系统可以形成有效的虚拟阵列。接收信号经过匹配滤波后,形成包含目标角度信息的协方差矩阵。
ESPRIT算法的精妙之处在于不需要进行全空间搜索。它通过提取信号子空间的特征向量,建立旋转不变关系方程组,最终将复杂的角度估计问题转化为特征值求解问题。这种处理方式相比传统波束形成方法具有更高的角度分辨力和计算效率。
实际应用中需注意三个关键点:阵列校准确保相位一致性、信噪比影响特征值分解稳定性、以及目标数估计的准确性。通过适当的前处理(如空间平滑)和后处理(如角度配对),可以进一步提升测向性能。
这种基于ESPRIT的MIMO雷达测向方案在车载雷达、无人机感知等需要实时高精度测向的场景中具有显著优势,其测向精度可达0.1度量级,且计算复杂度可控。