幹貨 | 利用MATLAB實作FMCW MIMO雷達的超分辨測角mp.weixin.qq.com
MIMO，即多輸入多輸出技術（Multipl-Input Multiple-Output），最早用在無線通信系統中，這項技術的提出是為了解決通信系統中的信道衰落與信道容量的問題，後來這一技術也被用在雷達系統中，也就是MIMO雷達。
MIMO雷達一般分為兩類，一類發射陣元與接收陣元之間的間距較大，這種在接收端可以獲得空間分機增益，另外一種接收陣元與發射陣元的間距較小，可以實作相幹處理，基于增加的虛拟陣元數目可以獲得更佳的角度分辨率，需要了解的是，Automotive 中的FMCW MIMO雷達屬于後者。
對于一個傳統的FMCW雷達，其在快慢時間次元，以及空域的接收差頻信号可以表示為
其中，k為接收天線的個數，d為接收陣元的天線間距。
在實際的應用中，受限于實體陣元的數目，Automotive radar的角度分辨率也有限，是以當本車前方存在兩輛并行行駛的車輛時，由于角度分辨率有限，是以會很難分辨出實際存在的車輛數目，另外一個問題測到的目标角度也會存在問題，有可能是左邊車輛的角度，或者是右邊車輛的角度，甚至最終測得的角度既不是左邊車輛，也不是右邊車輛的角度。
如果直接利用超分辨的角度估計方法，由于實際實體接收陣元的限制，并不能得到很好的估計。例如利用3個接收天線對兩個目标進行估計，實際的估計效果并不理想。這個時候即可以利用MIMO獲得一個具有更大陣列孔徑的虛拟陣列，也就是MIMO中的virtual array。
下面構造了一個簡單的FMCW MIMO雷達，該陣列含有Nt個陣元間距為dt的發射陣元，Nr個陣元間距為dr的接收陣元。若發射陣元的間距滿足
對于上述的陣列，可以得到一個1D的等效虛拟接收陣列，虛拟接收陣列的陣元數目為Nt × Nr。例如存在一個FMCW MIMO雷達，含有2個發射陣元，3個接收陣元，利用虛拟陣列的等效方法，此時可以得到一個1D的ULA接收陣列，陣列的陣元數目為2×3=6。
最後，通過利用MATLAB我們将對FMCW MIMO雷達的超分辨角度估計方法進行仿真，設定一個1發3收的傳統接收陣列，同一個2發3收的FMCW MIMO雷達陣列進行對比，可以發現利用MIMO的虛拟陣列，其角度分辨的能力更佳。
複雜的應用場景對于Automotive radar的要求也在不斷提升，為了提供更高的安全性，類似MIMO這樣的技術會不斷的疊代使用在毫米波雷達上。