基于接收分集的MIMO雷达性能分析

基于接收分集的MIMO雷达发射端采用阵元间距为半波长的均匀线阵,各子阵元发射相互正交的信号,而接收阵元间距满足空间分集条件。由于天线阵元之间紧密分布的发射阵列可以当作一发射站处理,因此该MIMO雷达的结构与一发多收多基地雷达类似。分析比较了双基地雷达、一发多收多基地雷达和接收分集MIMO雷达的检测性能和模糊函数,指出接收分集MIMO雷达具有良好的检测性能、方位角分辨力和较低的"自身杂波",这有利于微弱目标的检测、目标的高精度定位、虚假目标的消除以及雷达系统可观察目标动态范围的提高。     

混沌序列的MIMO雷达正交波形集设计

波形分集是多输入多输出(MIMO)雷达的主要特征之一,设计性能良好正交波形集是实现MIMO雷达的关键技术。介绍了噪声MIMO雷达的基本原理,分析了利用混沌序列设计正交波形的可行性,提出了基于混沌序列的MIMO雷达正交波形集设计方法,给出了基于两种典型混沌序列设计二相编码正交波形的设计结果,分析了波形集相关性能,计算机仿真表明,该方法在算法效率和波形多样性方面优于传统的遗传算法。     

一种频率-相位混合编码的MIMO雷达波形设计

针对MIMO雷达中常规单载频子脉冲相位编码信号的频带较窄、距离分辨率不高,以及线性调频-相位编码信号模糊函数有“栅瓣”的问题,提出了一种基于置换矩阵时频分布的线性调频-相位编码（perm-LFM-PC,PLP）混合波形的正交波形集设计方法。由于置换矩阵时频分布调制方法引入置换序列调频编码,使得PLP波形的峰值旁瓣（ASP）和互相关峰值（CP）有所升高。为此,以ASP和CP的总和为代价函数,建立PLP波形集优化模型,并提出一种多种群优化遗传算法(MSO-GA),对调频编码序列和相位编码序列进行联合优化。仿真结果表明,PLP波形具有易于实现宽频带的优点和图钉状模糊函数,经过算法优化后的PLP波形集的ASP和CP较低,适用于MIMO雷达系统。     

混合MIMO相控阵雷达反向非均匀重叠子阵分割方法

针对混合MIMO相控阵雷达子阵分割中发射相干处理增益和波形分集增益不能兼顾的问题,提出了一种反向非均匀重叠子阵分割方法,该结构在非均匀重叠子阵分割的基础上,对其结构进行了反转.通过推导证明了反向非均匀重叠子阵分割方法在两种增益上的优越性.相较于传统的子阵分割方式,该方法既增强了发射相干处理增益,又保留了波形分集增益.仿真实验表明,所提出的方法具有更低的方向图旁瓣、更高的信干噪比以及更小的波达方向估计均方根误差.     

分布式MIMO数字阵列雷达多目标定位

为了充分发挥相控阵雷达探测波束的方向性和分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达空间分集增益和结构增益在目标定位上的优势,提出了一种分布式MIMO数字阵列雷达模型并对其多目标定位方法、搜索复杂度和分辨力进行了研究。建立了分布式MIMO数字阵列雷达的观测模型;依据最大似然估计给出了目标定位的搜索方法并计算了搜索复杂度;并利用模糊函数对分布式MIMO数字阵列雷达的分辨力进行了仿真分析。研究结果表明:与常规分布式MIMO雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达子阵波束的方向性可以降低目标定位时的搜索复杂度,缩小距离和角度联合模糊带的长度;与常规相控阵雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达的结构增益可提高目标分辨力。     

频率分集阵列及其研究进展

与只提供角度依赖天线方向图的相控阵不同,频率分集阵列(FDA)在每个阵元上引入了载频差,以提供距离-角度相关的天线方向图,这使得FDA具有抑制距离模糊杂波、抗距离依赖性干扰等相控阵没有的优点。简要介绍了FDA的基本原理、波束形成和接收处理机制,梳理了FDA的研究进展,主要包括目标位置估计、FDA与MIMO雷达结合抗干扰、在SAR成像中的应用以及机载雷达距离模糊杂波抑制等4个方面,最后分析了FDA雷达在实际应用中所面临的两个关键问题以及应用前景。     

OFD-LFM MIMO雷达中目标部件振动的微多普勒效应分析

与传统单基雷达系统相比,多输入多输出(MIMO)雷达系统充分利用发射分集和接收分集的优势,能够在不同的视角接收目标回波信号,可以提取目标更精细的微多普勒特征,因而大大提高了雷达对目标的识别能力。基于MIMO雷达系统,详细分析推导了正交频分线性调频信号体制下目标部件振动的微多普勒效应,并采用时频分析工具对理论分析的结果进行了仿真验证。     

一种新的伪码调相与线性调频组合脉冲压缩信号性能分析研究

介绍了伪码调相与线性调频组合而成的新的脉冲压缩信号,给出了信号的表达式,详细推导了发射信号的模糊函数,分析了其时频域特性。理论和仿真分析表明,这种组合波形在高分辨力、抗干扰、低截获能力等方面都显示出独特的优越性。     

基于两种映射的MIMO雷达混沌调频信号

现有方法中,混沌信号在MIMO雷达波形设计中的应用仅局限于单一混沌映射模型,难以改善固有缺陷.为解决此问题,设计基于Lorenz和Bernoulli 2种映射的MIMO雷达混沌调频信号,通过对信号模型、相关函数、模糊函数和综合性能的分析,证明该设计方法的可行性,表明基于两种映射的混沌调频信号通过优势互补可有效改善MIMO雷达性能.     

基于时间反转的MIMO雷达多目标DOA估计

针对MIMO(Multi-input Multi-Output)雷达多目标DOA(Direction Of Arrival)估计问题,提出一种基于时间反转(Time Reversal,TR)的MIMO雷达多目标DOA估计方法。首先,算法根据MIMO雷达接收信号模型,采用时间反转理论,建立TR MIMO雷达接收信号模型;随后,利用MIMO雷达波形分集特性对TR MIMO雷达接收信号匹配滤波并进行向量化处理,扩展了MIMO雷达的虚拟孔径;最后,采用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法进行多目标DOA估计,有效提高了精度。与常规MIMO相比,TR MIMO能够有效提高回波信号增益和增大虚拟孔径。计算机仿真结果表明,在信噪比-20 d B的条件下,TR MIMO雷达仍能准确地估计出目标的角度,表明TR MIMO雷达具有更好的性能。     

新型伪噪声雷达波形研究

研究一种新型伪噪声雷达信号波形,该波形采用了多个脉冲组,每组脉冲中调相的伪码相同,相邻组内的脉冲调相所用的伪码捷变,同时每个脉组内的各脉冲频率捷变。理论推导和仿真分析了这种雷达信号波形的模糊函数,仿真结果表明这种信号具备良好的距离和速度分辨力及低截获概率,能测高速和远距离目标,工程上也易于产生和处理,具备良好的应用前景。     

基于子阵结构的相控阵MIMO雷达分辨能力分析

在阵元总数一定的情况下,不同的子阵划分方式和布阵间距对不同子阵发射正交波形,子阵内发射相干波形的相控阵-MIMO雷达系统的分辨力的影响,首先通过相控阵-MIMO雷达的信号模型推导出其广义模糊函数,然后以此分析子阵结构对距离、多普勒、方位三维分辨力的影响。仿真结果表明,在阵元总数一定的情况下,子阵越多,系统距离分辨力越高,子阵越大,多普勒分辨力越高,子阵间距满足一定条件才能有较好的系统分辨力。这些结论对相控阵-MIMO雷达子阵结构设计具有指导意义。     

认知MIMO雷达波形设计研究

认知多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达将认知技术与MIMO技术相结合,具备动态环境信息感知和自适应调节能力,受到雷达界的广泛关注。相比于传统雷达,认知MIMO雷达性能更优、适应性更强,是雷达迈向智能化发展的趋势,而发射波形的优化设计是实现雷达认知的关键,因而成为近年来学者研究的重点。首先介绍了认知MIMO雷达基本概念,分析了波形设计现状,然后在波形设计步骤的基础上,重点从优化准则和优化方法两方面总结了现有研究成果及特点,最后讨论了未来研究方向和需要解决的问题。     

三维分布式星载SAR多星联合成像方法

分布式小卫星SAR天线面小,存在严重的多普勒模糊,联合处理多颗卫星的回波可以有效消除模糊,实现高分辨宽测绘带成像.以一发双收的分布式构型为例,建立其回波信号模型并分析了两路回波信号之间的关系,在补偿由切航向基线引起的包络差和部分相位差后,得到两路回波信号频谱之间关系的解析表达式.根据回波谱之间的关系,设计加权函数,消除了回波的方位模糊,最后采用传统成像算法完成成像.     

基于OFD-LFM信号的MIMO雷达微多普勒效应分析

多输入多输出(MIMO)雷达系统利用空间分集技术,能够在不同视角接收目标回波信号,与传统单基雷达系统相比,可以提取更丰富的目标特征信息,因而大大提高了雷达的目标运动参数估计精度。基于MIMO雷达系统,详细推导了正交频分线性调频信号体制下目标部件旋转引入的微多普勒效应,通过取多组观测数据的数学期望对旋转半径进行了参数估计,最后的仿真实验验证了理论分析的结果,得到的旋转半径估值与真实值非常接近。     

基于移频卷积的合成孔径雷达干扰技术研究

针对合成孔径雷达(SAR)信号存在着距离和多普勒频率之间耦合的特点,提出了一种利用DRFM进行SAR雷达信号的存储,并加入多普勒频移进行脉冲叠加噪声卷积的SAR干扰新方法.通过真目标回波与滞后方向的假目标回波交叠,形成了类似于噪声的距离维压制干扰;在复制的干扰脉冲上叠加一个窄带的噪声信号,造成方位维的模糊来进行方位维干扰,达到对SAR的二维相参压制干扰效果.     

多径条件下米波OFDM-MIMO雷达波束性能及特性分析

针对米波正交频分多路复用-多输入多输出(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Multiple Input Multiple Output, OFDM-MIMO)雷达波束形成问题,建立了米波条件下频分复用MIMO雷达阵列信号模型,理论导出了该体制下多径特性定量分析的理论框架、直达波和多径回波模型及其联合发射-接收双程方向图增益闭合表达式。提出了利用米波OFDM-MIMO雷达阵列双程方向图具有距离-角度二维分辨能力抑制多径算法。所提方法能够有效抑制阵列法线方向多径回波,同时有效抑制输出信干噪比周期性损失,且随频偏带宽的增大抑制能力进一步提升。     

规整化SAR图像特征提取

SAR成像算法通常都基于FFT运算,图像分辨率要受到瑞利限的制约。为了提高图像分辨率,目前常用的SAR/ISAR超分辨成像算法大多借助于现代谱估计技术。从解方程的角度考虑,认为有限长数据的高分辨率谱估计是一个欠定方程问题,估计的结果存在"病态"性。在Bayes估计准则下,把信号谱的先验概率密度作为规整项包含进信号频谱的最大后验概率估计中,提高谱估计的分辨率。将这种方法用于SAR图像峰值特征提取,提高了图像分辨率。