By transmitting multiple independent waveforms at the transmit side and processing echoes of spatial targets at the receive side, Multiple Input Multiple Output (MIMO) radar enjoys virtual array aperture expansion and more degree of freedom (DOF), both of which favors the application of direction finding or estimation of direction of arrival (DOA). The expanded virtual aperture provides higher angular resolution which also promotes the precision of DOA estimation, and the extra DOF brought by waveform diversity can be leveraged to focus energy in certain spatial region for better direction-finding capacity. However, beamspace methods which match certain beampatterns suffer from deteriorated performance and complexity in implementation, and the advantage of virtual array aperture is limited by its virtual element redundancy. As an important performance indicator of DOA estimation, Cramer–Rao Bound (CRB) is closely connected to the array configuration of the system. To reduce the complexity of the system and improve CRB performance at the same time, in this paper, the virtual array of MIMO radar is designed directly by selecting outputs from matched filters at the receive side. For the sake of fair comparison, both scenarios with and without priori directions are considered to obtain optimized virtual array configuration, respectively. The original combinatorial problems are approximated by sequential convex approximations methods which produce solutions with efficiency. Numerical results demonstrate that the proposed method can provide thinned virtual arrays with excellent CRB performance.

中文翻译：

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用于MIMO雷达Cramer Rao边界优化的细化虚拟阵列

通过在发送端发送多个独立波形并在接收端处理空间目标的回波，多输入多输出（MIMO）雷达享有虚拟阵列孔径扩展和更大的自由度（DOF），这两者都有利于方向的应用查找或估计到达方向（DOA）。扩展的虚拟光圈提供了更高的角度分辨率，这也提高了DOA估计的精度，并且可以利用波形分集带来的额外DOF将能量聚焦在某些空间区域中，以提高测向能力。然而，与某些波束图案匹配的波束空间方法的性能和实现的复杂性受到损害，并且虚拟阵列孔径的优点受到其虚拟元件冗余的限制。作为DOA估计的重要性能指标，Cramer-Rao Bound（CRB）与系统的阵列配置紧密相连。为了降低系统的复杂性并同时提高CRB性能，本文通过从接收端的匹配滤波器中选择输出来直接设计MIMO雷达的虚拟阵列。为了公平地进行比较，分别考虑具有先验方向和不具有先验方向的两种情况，以获得优化的虚拟阵列配置。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。Cramer-Rao Bound（CRB）与系统的阵列配置紧密相连。为了降低系统的复杂性并同时提高CRB性能，本文通过从接收端的匹配滤波器中选择输出来直接设计MIMO雷达的虚拟阵列。为了公平地进行比较，分别考虑具有先验方向和不具有先验方向的两种情况，以获得优化的虚拟阵列配置。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。Cramer-Rao Bound（CRB）与系统的阵列配置紧密相连。为了降低系统的复杂性并同时提高CRB性能，本文通过从接收端的匹配滤波器中选择输出来直接设计MIMO雷达的虚拟阵列。为了公平地进行比较，分别考虑具有先验方向和不具有先验方向的两种情况，以获得优化的虚拟阵列配置。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。在本文中，通过从接收侧的匹配滤波器中选择输出来直接设计MIMO雷达的虚拟阵列。为了公平地进行比较，分别考虑具有先验方向和不具有先验方向的两种情况，以获得优化的虚拟阵列配置。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。在本文中，通过从接收侧的匹配滤波器中选择输出来直接设计MIMO雷达的虚拟阵列。为了公平地进行比较，分别考虑具有先验方向和不具有先验方向的两种情况，以获得优化的虚拟阵列配置。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。原始组合问题是通过顺序凸逼近方法逼近的，该方法可以高效地产生解。数值结果表明，该方法可以为减薄的虚拟阵列提供优良的CRB性能。