復(fù)雜環(huán)境中MIMO-OTH雷達(dá)的分集增益研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)利用空間分布的多個(gè)發(fā)射天線和多個(gè)接收天線獲得空間分集增益,從而用來對抗信道衰弱。天波超視距(OTH)雷達(dá)利用電離層折射探測目標(biāo),具有超遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測和信息獲取的能力,具有重大的戰(zhàn)略意義,本文針對采用MIMO技術(shù)的OTH雷達(dá)(MIMO-OTH雷達(dá)),研究復(fù)雜環(huán)境中MIMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢測的分集增益,分析雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)配置、多徑傳播等因素對MIMO-OTH雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)檢測性能的影響。
　　通過分析OTH雷

2、達(dá)的工作模式和OTH雷達(dá)信號在電離層中的傳播特點(diǎn),構(gòu)建同時(shí)具有MIMO雷達(dá)以及OTH雷達(dá)特性的MIMO-OTH雷達(dá)回波信號模型,該信號模型不僅體現(xiàn)雷達(dá)信號在復(fù)雜電離層環(huán)境中的傳播特性,還能體現(xiàn)多徑傳播現(xiàn)象,在有加性復(fù)高斯白噪聲和雜波的情況下,根據(jù)上述MIMO-OTH雷達(dá)回波信號模型,利用尼曼-皮爾遜( NP)準(zhǔn)則得到高斯檢測器。
　　本文研究了NP準(zhǔn)則下MIMO-OTH雷達(dá)最佳檢測器的漏檢概率,同時(shí)推導(dǎo)了MIMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢

3、測的分集增益,并以分集增益為評價(jià)指標(biāo)分析了影響MIMO-OTH雷達(dá)檢測性能的主要因素。雷達(dá)信號經(jīng)過電離層傳播后照射到目標(biāo),并在目標(biāo)上反射后再次經(jīng)過電離層傳播回到雷達(dá)接收端,因此在本文所構(gòu)建的信號模型中存在兩次電離層傳播和一次目標(biāo)反射過程,其中電離層傳播損耗系數(shù)和目標(biāo)反射系數(shù)有可能是確定未知量或者復(fù)高斯隨機(jī)變量,使得總的信道增益表現(xiàn)為復(fù)高斯、復(fù)雙高斯或復(fù)三高斯等隨機(jī)變量。
　　本文將分別計(jì)算在復(fù)雙高斯信道環(huán)境下和復(fù)三高斯信道環(huán)境下M

4、IMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢測的分集增益。對于一個(gè)由M個(gè)發(fā)射天線和N個(gè)接收天線所構(gòu)成的MIMO-OTH雷達(dá),若第m個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的探測信號通過Qm條傳播路徑照射到目標(biāo),經(jīng)目標(biāo)反射后通過H mn條傳播路徑被第n個(gè)接收天線接收到,本文證明在復(fù)高斯或復(fù)三高斯信道環(huán)境中,雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)檢測能夠獲得的最大分集增益d滿足d≤min{NM,∑Nn-1∑Mm-1HmnQm}。
　　研究表明MIMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢測的分集增益小于等于雷達(dá)收發(fā)端天線個(gè)數(shù)

5、的乘積與總傳播路徑條數(shù)的最小值。增加天線個(gè)數(shù)或者多徑條數(shù)均可以增大分集增益,有利于雷達(dá)提高檢測性能,本文的分析不僅表明天波MIMO-OTH雷達(dá)較傳統(tǒng)OTH雷達(dá)具有更好的檢測性能,并且為合理設(shè)計(jì)MIMO-OTH雷達(dá)的系統(tǒng)參數(shù)以提高目標(biāo)檢測性能提供了理論參考。
　　本文最后分別對兩種復(fù)雜環(huán)境下MIMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢測的進(jìn)行數(shù)值仿真,展現(xiàn)了不同場景下MIMO-OTH雷達(dá)目標(biāo)檢測的漏檢概率情況,同時(shí)分析對比了不同雷達(dá)參數(shù)、不同信道環(huán)境