MIMO雷達(dá)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了基于混沌理論的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，提出了混沌多元碼序列調(diào)頻正交波形設(shè)計(jì)新方法，通過仿真驗(yàn)證了波形良好的相關(guān)特性及距離和速度分辨能力。結(jié)合空時(shí)編碼(STBC)原理，設(shè)計(jì)了基于混沌理論和超寬帶STBC的混沌-STBC MIMO雷達(dá)波形，分析了該類信號(hào)對(duì)復(fù)雜目標(biāo)的分辨能力，并推導(dǎo)了Neyman-Pearson準(zhǔn)則下的檢測(cè)性能，仿真表明所提出超寬帶信號(hào)的優(yōu)異性能。
　　(2)根據(jù)MIMO雷達(dá)接收信號(hào)的特點(diǎn)，首先

3、研究了基于小波變換理論的MIMO雷達(dá)去噪方法，LFM和混沌跳頻信號(hào)實(shí)例仿真結(jié)果表明雷達(dá)檢測(cè)性能得到了提高;接著，著重研究了基于粒子濾波的MIMO雷達(dá)正交混沌信號(hào)的分離技術(shù)，研究表明在匹配濾波(MF)之前進(jìn)行混沌信號(hào)的分離，能夠?qū)崿F(xiàn)去噪和去互相關(guān)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(biāo)檢測(cè)和分辨的能力。
　　(3)基于降低MIMO雷達(dá)信號(hào)處理復(fù)雜性的考慮，研究了壓縮感知理論在MIMO雷達(dá)信號(hào)處理和天線稀疏布陣

4、方法中的應(yīng)用。使用匹配追蹤(MP)和正交匹配追蹤算法(OMP)對(duì)所設(shè)計(jì)混沌信號(hào)進(jìn)行了稀疏分解和重構(gòu);結(jié)合稀疏布陣MIMO雷達(dá)波束形成技術(shù)，將隨機(jī)布陣和均勻線陣進(jìn)行了仿真對(duì)比，對(duì)相參、非相參MIMO雷達(dá)的目標(biāo)分辨性能進(jìn)行了研究，通過對(duì)均勻布陣與隨機(jī)布陣、相參與非相參系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)的分析和仿真，驗(yàn)證了隨機(jī)布陣的優(yōu)越性及可以通過設(shè)計(jì)低相關(guān)系數(shù)感知矩陣提高目標(biāo)分辨能力的結(jié)論;結(jié)合OMP算法，針對(duì)單基地MIMO雷達(dá)的波達(dá)角(DOA)和雙基地MIM

5、O雷達(dá)波達(dá)角和波離角(DOA-DOD)的聯(lián)合估計(jì)問題，也結(jié)合了不同的布陣形式，和傳統(tǒng)算法進(jìn)行仿真和對(duì)比，降低了數(shù)據(jù)處理量。
　　(4)針對(duì)MIMO雷達(dá)跟蹤與定位要求，推導(dǎo)了非相參MIMO雷達(dá)的最小CRLB，及變數(shù)目多目標(biāo)跟蹤的模型，提出了基于Rao-Blackwellized粒子濾波的MIMO多目標(biāo)跟蹤算法。該方法能夠有效地應(yīng)用于MIMO雷達(dá)中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤，達(dá)到較好的跟蹤精度;同時(shí)，提出了將分布式MIMO雷達(dá)和共址MIMO