色噪声环境下MIMO雷达相干目标角度估计算法

针对色噪声环境下的MIMO雷达相干目标角度估计问题,提出一种基于目标信息矢量重构的角度估计算法.算法对MIMO雷达的接收数据进行了低复杂度改进,通过计算四阶累积量,得到一组矢量并证明该矢量包含所有目标的角度信息,通过重构Toeplitz矩阵,结合MUSIC算法实现了色噪声环境下MIMO雷达相干目标的角度估计.算法保留了MIMO雷达的阵元扩展能力和目标分辨力,具有自动抑制加性高斯白噪声和色噪声的能力,实现了相干目标的有效估计,更利于在实际中应用.最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性.     

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。     

一种新的MIMO雷达DOA估计方法

多输入多输出(MIMO)雷达通过分布式布阵可以获得空间分集增益,抑制目标闪烁,但过大的阵元间隔不利于DOA估计.采用发射阵列分布式布阵,接收阵列密布阵的收发分置系统,通过发射正交信号,在接收端经匹配滤波信号分选后构造虚拟子阵,提出了一种子阵优选算法,抑制目标闪烁,实现多目标超分辨.对子阵优选算法在MIMO二维空间定位中进行扩展,使MIMO同时具备抑制目标闪烁和提高自由度的特点.最后仿真实验表明了该算法的有效性.     

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。     

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。     

四阶累积量的MIMO雷达角度估计算法

针对色噪声环境下的MIMO雷达目标角度估计问题,提出一种新的参数估计算法.通过计算MIMO雷达接收数据的四阶累积量,并对构造出的累积量矩阵进行特征分解,结合MUSIC算法和ESPRIT算法实现了雷达目标的角度估计.在保证阵元扩展能力和目标分辨力的基础上进行了低复杂度改进,去掉了冗余信息,实现了目标参数的有效估计;同时由于采用四阶累积量,提高了算法抑制高斯噪声的能力,更利于工程应用.最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性.     

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。     

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.     

多径条件下子阵级低角测高算法

针对多径条件下的测高问题,提出了一种子阵级处理新算法.采用均匀子阵划分形成三个子阵;在子阵级解析求出协方差矩阵的正交矢量,进而构造仰角谱,谱峰的位置即目标仰角;还可以估计出复反射系数.仿真分析给出了该方法的性能与SNR、目标仰角以及复反射系数的关系,某米波雷达实测数据检验了该方法的有效性,仰角测量误差达到阵列天线波束宽度的1/84.研究表明:该算法本身不依赖未知的复反射系数,并且信号处理维数低,运算量较低,可以应用在舰载雷达和米波三坐标雷达中.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于电磁涡旋的雷达目标成像

作为信息载体的电磁波除了传统的携带信息方式外,近年来其波前以电磁涡旋形式展现的信息调制能力也越来越受到关注。本文综述了电磁涡旋在信息调制等方面的研究进展,阐述了其在雷达信息获取方面的潜在应用价值。针对圆形相控阵列,建立了电磁涡旋波照射下理想点散射目标的回波模型。将各阵元的接收信号按照与发射时相同的模式移相后,沿圆周积分即可获得雷达阵列的输出回波。该回波可表示为经平方Bessel函数调幅后的傅里叶基函数的线性组合。结合Bessel函数的频谱特性,分析了轨道角动量态与方位角变量之间的近似对偶关系,利用逆投影和滤波-傅里叶变换方法进行了成像处理。仿真实验表明,电磁涡旋对雷达目标具有方位向成像的潜力。本文的研究可为新体制的雷达设计、目标识别技术的发展提供参考和借鉴。     

相控阵雷达外场试验目标模拟技术

针对传统雷达回波模拟技术模拟目标态势单一、建设成本高、灵活性差等缺陷,结合相控阵雷达快速波束定向的扫描特点,提出了一种基于射频存储转发技术和移动阵列平台的相控阵雷达外场试验目标模拟方法。该方法采用射频空间辐射注入的方式为雷达提供较为逼真的三维空间模拟目标回波信号和构建较为复杂的模拟目标场景态势,能够支持包括雷达天线在内的整个雷达系统进行模拟试验或训练。最后通过实例仿真验证了该方法的有效性和可实现性。     

相控阵雷达外场试验目标模拟技术研究

针对传统雷达回波模拟技术模拟目标态势单一、建设成本高、灵活性差等缺陷,结合相控阵雷达快速波束定向的扫描特点,提出了一种基于射频存储转发技术和移动阵列平台的相控阵雷达外场试验目标模拟方法。该方法采用射频空间辐射注入的方式为雷达提供较为逼真的三维空间模拟目标回波信号和构建较为复杂的模拟目标场景态势,能够支持包括雷达天线在内的整个雷达系统进行模拟试验或训练。最后通过实例仿真验证了该方法的有效性和可实现性。