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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

MIMO体制米波圆阵雷达研究

将MIMO(Multiple Input Multiple Output)思想和圆阵雷达结合起来,提出了MIMO体制的米波圆阵雷达模型.对于米波圆阵雷达,采用MIMO体制后,目标和镜像的相关性减弱,虚拟阵列的有效孔径增大,能实现目标和镜像的二维角估计.理论分析及仿真实验结果表明,MIMO体制的米波圆阵雷达不仅能估计出目标的方位角,且能从俯仰上将目标和镜像分开.     

单通道相控阵雷达及类波束形成技术

针对常规相控阵雷达的馈线网络小型化问题以及由发射高增益定向波束引起雷达信号被截获概率较大的问题,提出了一种新的相控阵雷达系统。该系统的馈线网络中仅有一个带移相器的收发共用通道,在时序控制模块的控制下贯续接入各收发共用的阵元进行发射信号馈送或信号接收,同一时刻只有一个阵元与通道连接。基于此系统提出了类波束形成的概念与技术,通过各阵元依次发射时间分集的脉冲信号形成类发射波束;各阵元依次接收这些脉冲信号并进行相干脉冲积累以形成类接收波束;并通过控制移相器的相移量以及通道切换时间形成各阵元间发射或接收的相位差进而控制类波束的最大指向。仿真分析证明了该系统能以较小的硬件规模在不形成高增益定向波束的前提下具有与常规相控阵相当的性能。     

军用相控阵雷达的应用及发展

人们很可能从影视画面中得到这样一种印象:雷达为了“看”到不同的方位、高度的目标,必须使天线不停地转动、俯仰,进行机械扫描。然而这种印象是不全面的。比如相控阵雷达就不是机械扫描雷达,而是电扫描雷达。它的天线可以固定在一个方向,然后通过计算机控制雷达波束的指向,来实现方位或高低扫描。准确地说,相控阵雷达是一种利用电子技术控制阵列天线各辐射单元的馈电相位,使雷达的波束指向快速变化的雷达。     

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。     

多波束时域滑窗空时自适应方法及其性能分析

鉴于新一代机载预警相控阵雷达采用多波束且电子波束灵活可控的特点, 本文提出了一种多波束时域滑窗空时自适应处理方法。理论分析与计算机仿真实验表明, 该方法与现有的几种典型空时二维自适应信号处理 （ Ｓ Ｔ Ａ Ｐ） 方法相比, 具有系统自由度低、低速目标检测性能好、鲁棒性强等优点, 并且实现复杂度较低, 便于工程实现。     

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.     

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。     

反导任务下一种相控阵雷达搜索参数优化方法

搜索参数优化设计是相控阵雷达探测性能提升的重要途径。在相控阵雷达反导任务背景下,针对导弹类目标建立了以最大期望发现距离为目标函数的搜索参数优化模型,在目标匀速运动和加速运动的条件下分别给出了雷达搜索波束最佳驻留时间以及相应目标期望发现距离的优化表达式,仿真证明了算法的有效性。     

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。     

舰载相控阵雷达对空搜索仰角上的资源分配

针对舰载相控阵雷达对空搜索的特点和规律,分析了影响仰角上资源分配的因素,根据不同空域,不同目标的威胁度划分了搜索屏,并确定其优先级别。详细研究了舰载相控阵雷达对空搜索性能的优化模型,给出了相控阵雷达搜索帧周期和驻波时间的优化选取的最佳准则和方法。利用模型进行了相关的仿真计算,得到的结果验证了该方法的有效性。     

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。     

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。