多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)波束優(yōu)化處理研究.pdf

1、多輸入多輸出(Multiple-input Multipie-output,MIMO)雷達(dá)是一種新體制雷達(dá),它的主要特點(diǎn)是在發(fā)射和接收兩端均采用多天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射和接收。同傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_(dá)(Phased-array Radar,PAR)不同,MIMO雷達(dá)發(fā)射的是完全正交或是部分相關(guān)波形,在接收端通過匹配濾波器組來分離回波信號(hào)中的各發(fā)射分量,而相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射的是同一尺度相參信號(hào)。同雙/多基地雷達(dá)(Bi/Multi-static Rada

2、r)相比,MIMO雷達(dá)是將所有的發(fā)射-接收信息進(jìn)行集中處理,而雙/多基地雷達(dá)是將各單站雷達(dá)得到的結(jié)果進(jìn)行再融合。MIMO雷達(dá)的這些特性帶來了一系列性能的改善。當(dāng)前,對(duì)MIMO雷達(dá)的研究主要從緊湊式MIMO雷達(dá)(Colocated MIMORadar)、分布式:MIMO雷達(dá)及波形設(shè)計(jì)幾個(gè)方面展開。本文主要對(duì)緊湊式MIMO雷達(dá)和分布式MIMO雷達(dá)的波束優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究。
　　 緊湊式MIMO雷達(dá)可以視作相控陣?yán)走_(dá)的擴(kuò)展形式,其發(fā)

3、射和接收兩端仍然采用傳統(tǒng)的緊湊式陣列構(gòu)型。因此,對(duì)緊湊式MIMO雷達(dá)的波束優(yōu)化主要是如何獲得更高的主瓣分辨率和更低的旁瓣電平。
　　 分布式MIMO雷達(dá)可以視作雙/多基地雷達(dá)的擴(kuò)展形式,其發(fā)射-接收天線采用大間距分布形式。這種大間距天線分布既可以獲得對(duì)目標(biāo)的分集增益,又可以提高系統(tǒng)的觀測(cè)視場(chǎng)(Field of View)或是天線孔徑。分集增益可以克服目標(biāo)的雷達(dá)反射截面(Radar Cross Section,RCS)的“閃爍”效

4、應(yīng),提高對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)能力；擴(kuò)大的天線孔徑可以銳化波束主瓣寬度,提高對(duì)目標(biāo)的分辨能力。但是大間距天線分布會(huì)引起MIMO雷達(dá)發(fā)射-接收波束中高副瓣/柵瓣的出現(xiàn)。因此,對(duì)分布式MIMO雷達(dá)的波束優(yōu)化主要是如何對(duì)發(fā)射-接收波束中的高副瓣/柵瓣進(jìn)行抑制。
　　 針對(duì)以上問題,本文對(duì)MIMO雷達(dá)波束優(yōu)化取得的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 在緊湊式MIMO雷達(dá)信號(hào)模型基礎(chǔ)上,給出了MIMO雷達(dá)廣義形式的發(fā)射-接收波束表達(dá)形式,分析了MIMO雷達(dá)

5、虛擬孔徑對(duì)發(fā)射-接收波束的影響,提出了一種基于矩陣權(quán)優(yōu)化的MIMO雷達(dá)低副瓣發(fā)射-接收波束設(shè)計(jì)方法；
　　 在分布式MIMO雷達(dá)信號(hào)模型基礎(chǔ)上,提出了一種混合處理模式。這種混合處理模式結(jié)合了分布式MIMO雷達(dá)的非相參和相參處理,它既有利于利用非相參處理提高對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)性能,又有利于利用相參處理提高對(duì)目標(biāo)的分辨性能；
　　 將頻率分集技術(shù)與MIMO雷達(dá)相結(jié)合,提出了一種相參處理分布式MIMO雷達(dá)中的波束優(yōu)化方法,給出了頻偏