混合MIMO-相控陣?yán)走_(dá)的子陣級陣列結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、與相控陣?yán)走_(dá)相比，多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)發(fā)射在采用正交波形時，雖然能夠得到波形分集增益，但同時也損失了相干處理增益。針對這一問題，近幾年，國外一些學(xué)者試圖通過結(jié)合相控陣?yán)走_(dá)和多輸入多輸出雷達(dá)各自的優(yōu)點(diǎn)形成一種新的雷達(dá)體制，即混合MIMO-相控陣?yán)走_(dá)。
　　混合 MIMO-相控陣?yán)走_(dá)就是把發(fā)射天線陣元按一定方式劃分形成多個子陣，每個子陣發(fā)射相互正交的波形，通過設(shè)計每個子陣的加權(quán)矢量使天線在空間形成波束，并且每個子陣可以構(gòu)成多輸

2、入多輸出雷達(dá)模型。利用子陣內(nèi)波形的相關(guān)性和子陣間波形的正交性來同時獲取相干處理增益和波形分集增益。
　　本文采用發(fā)射和接收使用同一平面陣的陣列結(jié)構(gòu)，其發(fā)射端不同子陣間發(fā)射正交信號而子陣內(nèi)部發(fā)射相干信號，且在發(fā)射端和接收端均使用子陣級信號處理方法，從而實(shí)現(xiàn)相控陣和多輸入多輸出雷達(dá)的統(tǒng)一。
　　本文主要研究的內(nèi)容有：混合MIMO-相控陣系統(tǒng)模型的建立，推導(dǎo)出了混合MIMO-相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射、接收和波形分集波束方向圖；混合MIMO

3、-相控陣?yán)走_(dá)陣列的編解碼方案和子陣劃分的約束條件；子陣優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和適應(yīng)度函數(shù)；利用多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行子陣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
　　混合MIMO-相控陣系統(tǒng)模型的建立在相控陣和MIMO雷達(dá)的基礎(chǔ)之上的,我們從發(fā)射信號-目標(biāo)回波-接收信號處理這一流程分別介紹傳統(tǒng)的相控陣和MIMO雷達(dá)，然后推導(dǎo)二維子陣級MIMO-相控陣混合系統(tǒng)的信號處理流程的模型。
　　編解碼方案，采用染色體編碼，使平面陣列結(jié)構(gòu)編碼成一組供多目標(biāo)進(jìn)化算法處理的向量

4、形式，并且為了使陣列結(jié)構(gòu)相對集中設(shè)置了約束條件：陣元不重疊準(zhǔn)則和滿布準(zhǔn)則等。
　　本文設(shè)置了多個目標(biāo)函數(shù)，它們體現(xiàn)了波形分集性能、相干處理增益性能、發(fā)射/接收方向圖的性能指標(biāo)，利用適應(yīng)度函數(shù)對目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行處理，適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計為要解決問題的函數(shù)的負(fù)值。
　　多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行子陣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，本文采用兩種多目標(biāo)遺傳算法：Pareto秩和系數(shù)加權(quán)法，分別對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，比較兩種方法的優(yōu)化情況，最后得到陣列子陣劃分均勻相對集