MIMO雷達的若干關鍵技術研究.pdf

1、MIMO雷達作為近年來一種新興的雷達體制，在目標檢測、參數(shù)估計、目標定位和跟蹤等方面，較傳統(tǒng)的相控陣雷達和多基地雷達有較大的優(yōu)勢。本文圍繞著MIMO雷達系統(tǒng)中的正交波形設計、檢測和接收處理以及目標的定位和跟蹤問題展開了研究，涉及到混沌理論、跳頻技術、超寬帶信號、空時編碼、小波變換、壓縮感知以及粒子濾波等技術。論文開展的主要工作和研究成果有:
　　(1)根據(jù)MIMO雷達波形正交性的要求，在研究基于OFDM-LFM的雷達正交波形設計方

2、法的基礎上，重點研究了基于混沌理論的MIMO雷達波形設計方法，提出了混沌多元碼序列調(diào)頻正交波形設計新方法，通過仿真驗證了波形良好的相關特性及距離和速度分辨能力。結(jié)合空時編碼(STBC)原理，設計了基于混沌理論和超寬帶STBC的混沌-STBC MIMO雷達波形，分析了該類信號對復雜目標的分辨能力，并推導了Neyman-Pearson準則下的檢測性能，仿真表明所提出超寬帶信號的優(yōu)異性能。
　　(2)根據(jù)MIMO雷達接收信號的特點，首先

3、研究了基于小波變換理論的MIMO雷達去噪方法，LFM和混沌跳頻信號實例仿真結(jié)果表明雷達檢測性能得到了提高;接著，著重研究了基于粒子濾波的MIMO雷達正交混沌信號的分離技術，研究表明在匹配濾波(MF)之前進行混沌信號的分離，能夠?qū)崿F(xiàn)去噪和去互相關的作用，比直接使用匹配濾波具有更好的濾波輸出效果，從而提高了目標檢測和分辨的能力。
　　(3)基于降低MIMO雷達信號處理復雜性的考慮，研究了壓縮感知理論在MIMO雷達信號處理和天線稀疏布陣

4、方法中的應用。使用匹配追蹤(MP)和正交匹配追蹤算法(OMP)對所設計混沌信號進行了稀疏分解和重構(gòu);結(jié)合稀疏布陣MIMO雷達波束形成技術，將隨機布陣和均勻線陣進行了仿真對比，對相參、非相參MIMO雷達的目標分辨性能進行了研究，通過對均勻布陣與隨機布陣、相參與非相參系統(tǒng)的相關系數(shù)的分析和仿真，驗證了隨機布陣的優(yōu)越性及可以通過設計低相關系數(shù)感知矩陣提高目標分辨能力的結(jié)論;結(jié)合OMP算法，針對單基地MIMO雷達的波達角(DOA)和雙基地MIM

5、O雷達波達角和波離角(DOA-DOD)的聯(lián)合估計問題，也結(jié)合了不同的布陣形式，和傳統(tǒng)算法進行仿真和對比，降低了數(shù)據(jù)處理量。
　　(4)針對MIMO雷達跟蹤與定位要求，推導了非相參MIMO雷達的最小CRLB，及變數(shù)目多目標跟蹤的模型，提出了基于Rao-Blackwellized粒子濾波的MIMO多目標跟蹤算法。該方法能夠有效地應用于MIMO雷達中，實現(xiàn)目標的動態(tài)跟蹤，達到較好的跟蹤精度;同時，提出了將分布式MIMO雷達和共址MIMO