非确知先验信息条件下MIMO雷达波形设计

考虑了目标先验知识未确知条件下,提升基于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达的空时自适应处理(STAP)最差条件下检测概率的稳健波形设计问题。在发射波形恒模特性及目标参数不确定凸集约束下,基于最大化输出信干噪比(SINR)准则,构建了提高最差条件下MIMO-OFDM-STAP检测性能的极大极小波形优化问题。为求解所得NP-hard问题,先将发射波形恒模特性松弛为低峰均比约束,而后利用对角加载(DL)将其重构为可有效求解的半定规划(SDP)问题。与传统非相关信号和主流非稳健算法相比,数值仿真验证了该算法可显著提升MIMO雷达目标检测的稳健性。     

多输入多输出雷达恒模稳健波形联合优化算法

针对目标冲激响应及杂波冲激响应分布特性先验知识不准确导致的多输入多输出雷达检测性能下降的问题,提出恒模稳健波形与接收机滤波器联合优化算法。将目标冲激响应及杂波冲激响应分布特性先验知识不准确时的优化问题建模为一个极大极小化问题。运用迭代优化算法将联合优化问题分解为两个子优化步骤:将波形固定时的接收机滤波器权值优化问题建模为广义瑞利商模型,求解得到相应的接收机滤波器权值矢量;利用半正定松弛技术对权值固定时的波形优化问题进行求解,获得对应的波形矩阵,并根据得到的波形矩阵,通过高斯随机化的方法获得所需的恒模波形。对所提算法的收敛性进行了证明,仿真结果表明所提算法有效。     

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。     

基于二阶锥规划的MIMO雷达稳健自适应波束形成

针对MIMO雷达自适应波束形成中期望目标导向矢量的失配问题,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)的稳健自适应波束形成算法。该算法首先将1个MN维(M,N分别为发射和接收阵元数)的权矢量分解成2个低维(1个M维和1个N维)权矢量的Kronecker积,然后分别限制实际的目标发射导向矢量和目标接收导向矢量与假定的导向矢量之间的误差范数的边界,通过优化最差性能,利用SOCP求得分解后的2个权矢量,最后再合成原权矢量。通过降维处理,算法在保证波束形成器性能的基础上,有效地降低了运算复杂度。仿真结果验证了算法的有效性。     

机载MIMO雷达稳健非均匀样本选择方法

针对杂波训练样本中混入干扰目标,导致空时自适应处理技术的杂波抑制性能下降问题,提出一种基于目标知识进行局部稀疏恢复的稳健训练样本挑选方法。该方法利用先验知识确定待检测单元中的目标区域,对整个角度-多普勒平面进行遍历,获得稀疏超完备基。通过变换矩阵对超完备基中对应的目标区域进行\"挖空\"处理,局部稀疏恢复出超分辨的杂波空时谱,获得杂波协方差矩阵估计。结合广义内积算法,实现非均匀训练样本挑选的过程。与常规结合广义内积方法相比,该方法对于不同干扰强度的训练样本,均有良好的检测效果。经仿真验证,所提方法的检验统计量之间区分度更加明显,对于干扰样本的挑选更加彻底,从而有效地提高了空时自适应处理技术的目标检测性能。     

SNR准则下的认知MIMO雷达波形设计

研究了MIMO雷达信号模型下基于最大化信噪比(SNR)准则的最优和稳健波形设计问题.根据对目标冲击响应功率谱密度(PSD)确定和不确定两种条件的分析,推导了最优波形和稳健波形的闭式表达式.仿真结果表明,当目标冲激响应PSD的先验知识准确时,使用最优波形作为发射波形,在接收端获得在给定条件下最优的SNR;当目标冲击响应PSD的先验知识不准确时,使用稳健波形作为发射波形,能够降低目标冲激响应PSD的不确定性对输出端信噪比(SNR)的负面影响.     

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。     

信号相关杂波环境中的认知雷达稳健检测波形设计

研究了认知雷达回波先验信息不充分的情况下,信号相关杂波环境中的认知雷达稳健检测波形设计问题,提出了一种基于NP准则和交替投影法的波形优化算法。在该算法中,根据所推导出的检测概率与发射波形、接收机滤波器之间关系的闭式表达式,通过联合优化发射波形和接收机滤波器,达到提高接收机的检测概率和降低信号相关杂波负面影响的目的。分析仿真结果可知:稳健波形可以提升波形检测系统的动态适应能力,且稳健波形的检测性能优于传统的高斯包络波形和恒包络LFM波形;系统输出的稳健波形显示该系统发射端具有很好的稳健性而接收端则有很好的收敛性。     

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。     

基于凸优化提高MIMO-STAP检测性能的波形设计

考虑了复杂环境下改善基于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达的空时自适应处理(STAP)检测性能的波形优化问题。基于最大化输出信干噪比(SINR)准则,推导了改善STAP检测性能,且具有恒模约束的波形优化问题。为求解所得复杂非线性优化问题,将非凸约束-恒模约束,松弛为凸约束-低峰均比(PAR)约束,以降低运算复杂度从而利于工程应用。提出一种基于对角加载(DL)的新方法,以将此问题转化为半定规划问题(SDP),因而可获得高效求解,从而便于硬件实现。仿真表明:相较于不相关波形以及MIMO-STAP方法,所提方法可显著提高STAP检测性能。     

MIMO雷达和组网雷达的CA2CFAR检测性能比较

多输入多输出(MIMO)雷达是近几年出现的一种新雷达技术,也是近几年雷达领域研究的重点。建立MIMO雷达的信号模型,明确给出MIMO雷达进行CA2CFAR检测的检测概率和虚警概率解析表达式,对组网雷达和MIMO雷达在均匀杂波背景下CA2CFAR检测性能进行了分析对比。仿真结果表明。MIMO雷达对类似噪声特性的复杂目标具有更好的检测性能。     

基于分辨力最优的MIMO雷达布阵优化

在MIMO雷达的分辨力达到最优的基础上,提出了一种阵元配置的方法,从理论上分析了其估计性能,并将其与最小冗余配置下的MIMO雷达在分辨力、估计成功概率、CRB(Cramer-Raobound)、拓扑增益等方面进行了仿真对比,结果表明:与最小冗余配置方法相比,该方法配置下的MIMO雷达在分辨力和估计的CRB下界等估计性能方面更优,更利于在实际中应用.最后,计算机仿真结果验证了方法的有效性和可行性.     

干扰条件下基于空频域二次优化的MIMO雷达波形设计方法

针对干扰条件下多输入多输出雷达发射方向图优化问题,提出一种基于空频域二次优化的多输入多输出雷达波形设计方法。该方法将空域上方向图优化问题转化为关于空时发射序列协方差矩阵的优化问题,利用多输入多输出雷达发射方向图仅与阵元之间波形相关性有关的特性,进一步降低空域波形设计复杂度,并通过p阶导数约束展宽零陷;针对优化得到的协方差矩阵,利用随机向量法通过最小二乘准则逼近最优发射方向图来合成具体恒包络波形;在基于空域优化得到的发射波形基础上,根据改变不同时刻信号序列的初始相位雷达发射方向图不变的特性,通过拟功率方法优化相位变化矩阵,实现雷达波形在频域上的二次优化以抑制频域上的干扰。仿真实验证明了所提方法在方向图匹配和干扰抑制方面的有效性。     

博弈条件下基于SINR的制导雷达波形设计

针对电子战环境中用于扩展目标检测的制导雷达波形优化问题,提出了3种博弈策略模型,并针对不同博弈策略模型分别给出了波形优化策略。在前两种模型中,以最大化信干噪比为准则,在杂波条件下采用注水法优化波形;在第3种模型中,给出了智能雷达与智能目标之间的均衡解,并采用两步注水法得到了最优波形设计方案。仿真结果展示了不同条件下制导雷达和目标的功率分配策略。     

基于循环谱和2DMSD的MIMO雷达信号调制识别

针对多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)雷达信号调制识别存在的问题,提出一种循环谱和二维最大散度差(Two-DimensionalMaximum Scatter Difference,2DMSD)线性判别分析相结合的新方法。首先对典型MIMO雷达信号进行循环谱变换,在此基础上,利用2DMSD线性判别分析对上述二维图像进行特征提取,最终达到调制识别的目的。仿真结果表明,在低信噪比时,该方法仍然具有较高的识别率。     

MIMO雷达弹头目标微动模型及微多普勒效应

弹头目标识别是弹道导弹防御系统中最为关键的技术之一。将多输入多输出(MIMO)雷达技术和微多普勒特征分析技术引入弹道中段目标识别,可有效克服弹头隐身技术和有源干扰技术等对识别带来的困难,提高识别精度。建立了MIMO雷达中弹头目标的微动模型,给出了弹头自旋、锥旋和进动引起的微多普勒效应的参数化表达,并通过对仿真回波数据进行时频分析验证了理论分析的正确性,为弹头目标的准确识别提供了新的理论依据。     

目标方位不确定时MIMO雷达鲁棒STAP波形设计

集中式MIMO雷达支持不同阵元发射正交或非正交波形,实现波束在空间能量分布设计,从而获得良好的检测和杂波抑制性能.当存在相干干扰时,通常采用最大化最差角度的信杂噪比来设计波形;当目标角度不确定时,该问题呈现非凸属性,导致难以获得最优解.利用非负三角多项式的半正定表示引理,将上述问题转化为半正定凸优化问题求解,并针对算法...     

雷达通信一体化波形设计综述

雷达通信一体化通过硬件资源共享与信号波形协同设计,突破传统分立架构下的频谱冲突、硬件冗余和电磁兼容性瓶颈,提升平台的综合作战效能与战场生存能力。系统回顾了雷达通信一体化技术从概念萌芽、架构演进到系统实现的发展历程,重点分析了基于线性调频、正交频分复用、正交时频空等主流信号体制的雷达通信一体化波形设计方法;深入探讨了以感知性能为中心的多种波形设计准则,包括方向图匹配、克拉美罗界优化及信息论方法等;梳理了从软件无线电兼容验证、机载多模态波形融合,到多节点与多域协同的工程实践之路,清晰展现了雷达通信一体化技术从理论到实践的演进路径。通过全面展示雷达通信一体化系统从常规体制到多输入多输出体制,再到原理样机验证的完整技术脉络,为未来雷达通信一体化技术的研究与开发提供系统的理论指导和实践参考。     

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。