基于步进频率正交信号的星载MIMO-GMTI雷达空时频处理研究

多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GMTI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。因此,在分析正交波形性能的基础上,结合GMTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和GMTI性能上的优势。     

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。     

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.     

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。     

MIMO雷达及其特性综述

MIMO雷达是目前正处在快速发展的新概念雷达系统,在定位精度、对低速运动目标的检测、空间分辨率,以及对付隐形目标和低截获概率等方面具有传统雷达不可比拟的优势,其发展现状和需要研究的问题值得关注。从分类、特性、优点等多个方面对MIMO雷达的特点与问题进行分析,重点研究了集中(相干)MIMO雷达和宽域分布MIMO雷达各自的优点和存在的不足,并展望了进一步研究方向。     

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。     

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。     

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。     

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。     

MIMO雷达信号互相关分选算法

在对MIMO雷达信号进行研究分析的基础上,根据其信号特点,比较了基于PRI的传统信号分选的优缺点。针对传统分选方法易受噪声和脉间抖动影响的缺点,提出了一种基于互相关分析的MIMO雷达信号分选方法。对互相关输出信号的信噪比进行了理论推导,证明了该方法具有良好的抑制噪声的能力。通过仿真分析,验证了该方法与传统分选方法相比具有5个明显优点:抗噪声能力强,不受脉间抖动的影响,对截获信号的数目要求低,分选错误率低,工程实现简单。并且实验证明该方法不仅适用于MIMO雷达信号,同样适用于对其他雷达信号的分选。     

信道互易性对分布式MIMO雷达检测性能影响的研究

为研究分布式多输入多输出(MIMO)雷达天线收发共用导致的信道互易性对检测性能的影响,首先利用分布式MIMO相控阵雷达观测目标时的信号模型分析了天线收发共用导致的信道互易性;然后,在考虑信道互易性条件下依据相关信道间的目标回波相参积累、独立信道间目标回波非相参积累的方法推导了分布式MIMO雷达的似然比检测器;最后,仿真分析了有信道互易性和无信道互易性两种情况下分布式MIMO雷达的检测概率曲线。仿真结果表明:在一定条件下,信道互易性可有效提高分布式MIMO雷达的检测性能。     

MIMO雷达目标子空间建模与检测性能分析

针对具有分布孔径结构的MIMO雷达系统,建立了能描述空域和时域不确定性的目标子空间模型,即多维信号模型,并利用不变原理给出了这种MIMO雷达系统的最大不变检验统计量以及几种子空间检测器。对这些检测器性能的研究表明,目标子空间的维数以及各维上目标功率分布的均匀性对MIMO雷达系统的检测性能都有较大影响;与具有相同天线尺寸的相控阵雷达相比,在角闪烁目标的检测问题中,MIMO雷达系统除了具有非相参积累增益的优势以外,还具有较强的主瓣杂波抑制能力。     

一种针对分布式MIMO雷达的高效干扰功率分配方法

MIMO雷达的种类很多,其中分布式MIMO雷达是具有空间分集特性的一种,具有较强的代表性。针对采用多波束多信号干扰设备干扰分布式MIMO雷达的情况,要考虑针对MIMO雷达各节点干扰功率的分配问题,提出了采用能量集中法进行功率分配。给出分配方法及干扰效果的仿真实验,结果表明在使用相同的干扰功率情况下,所讨论的方法比传统的干扰等比例分配法具有更佳的干扰效果。     

最大化信干噪比的双基地MIMO雷达波形设计

为提高双基地MIMO雷达在信号相关干扰条件下对区域目标的探测能力,同时兼顾降低接收端回波信号处理的难度,以雷达输出信干噪比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)最大化为准则,提出了一种信号相关干扰条件下的双基地MIMO雷达发射波形设计方法。首先,基于基波束思想将发射波形的设计转换为对发射加权矩阵的设计,然后采用循环优化方法对发射加权矩阵和接收机权值进行联合优化,通过广义Rayleigh商、半正定松弛技术及Charnes-Cooper变换求解问题,并利用高斯随机生成法得到最优发射加权矩阵向量解,最终通过矩阵化操作得到最优发射加权矩阵。实验仿真验证了所提方法的有效性。     

MIMO雷达对慢起伏Rayleigh目标的检测性能研究

给出了MIMO雷达对慢起伏Rayleigh目标的最优检验统计量和相应的信号处理流程.分析和仿真了总发射功率一定的条件下,MIMO雷达对慢起伏Rayleigh目标的检测性能.结果表明:在低信噪比时检测性能随着通道数的增加而降低,而在高信噪比时检测性能随着通道数的增加而增加.     

MIMO雷达的MUSIC算法应用

不需要额外的去相干处理,MIMO雷达可直接对相干信号源利用MUSIC算法测向。研究MIMO雷达应用MUSIC算法的成功概率问题,给出了接收子阵均匀配置和非均匀配置情况下MUSIC算法成功率的解析表达式。数值仿真表明:高信噪比条件下,MIMO雷达的MUSIC算法成功率优于多输入单输出和相控阵雷达;子阵均匀配置MIMO雷达的MUSIC算法成功率优于非均匀配置,且当子阵均匀配置时,子阵数目越多,MUSIC算法成功率越高,当子阵非均匀配置时,各阵元数均匀程度越好,其应用MUSIC算法的成功概率越高。     

基于改进粒子群算法的MIMO雷达布阵优化

针对MIMO雷达收发阵列在给定阵元数和阵列孔径下的布阵优化问题，将一种改进的粒子群算法———二分粒子群算法用于非均匀对称直线阵的旁瓣优化。该算法以MIMO雷达联合收发波束为优化对象，对MIMO雷达发射和接收阵列同时进行了布阵优化。仿真实验表明，当阵元数和孔径大小确定时，该算法可以在保证主瓣不展宽的情况下，将旁瓣峰值控制在－21dB以下，且与现有方法的相比，收敛速度更快。该算法在MIMO雷达设计方面具有一定的理论参考意义。     

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Matlab的雷达信号处理系统仿真

针对现代雷达信号处理的主要方式,运用数字信号处理理论和Matlab软件研究雷达信号处理的仿真问题。提出了一个仿真模型,该模型可以仿真雷达信号、热噪声与杂波的产生和雷达系统中信号的动态处理过程。用Matlab对某脉冲压缩雷达信号处理系统进行了仿真,得到了雷达系统中各个处理点上的具体信号形式,既包含幅度信息,又包含相位信息,该模型能较好地满足对雷达信号处理的仿真要求,显示了用Matlab仿真雷达信号处理系统的方便、快捷的优点。     

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。