MIMO雷達波形設計及信號處理相關技術研究.pdf

1、受多輸入多輸出(MIMO)通信和綜合脈沖孔徑雷達(SIAR)的啟發(fā)，MIMO雷達得到了雷達界的廣泛關注和研究。作為一種新體制雷達，其每個天線可以發(fā)射任意波形，將空間分集和波形分集的思想引入到雷達中。這使得MIMO雷達具有良好的干擾抵消能力和改善的參數(shù)識別能力，可以進行復雜的發(fā)射波束形成，可以改善雜波背景中探測低速目標和弱目標的能力，并在低截獲以及目標識別等方面比傳統(tǒng)雷達有明顯優(yōu)勢。
　　 本文主要圍繞MIMO雷達波形設計和信號處

2、理算法展開相關研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　 [1]研究了MIMO雷達中發(fā)射波形集設計問題。針對離散頻率編碼波形(DFCW)，分析了其模糊函數(shù)的特點。對于滿碼集DFCW，分析得知其距離自相關函數(shù)旁瓣峰值近似為固定值，因此可以在優(yōu)化設計中只考慮互相關函數(shù)項而不考慮自相關函數(shù)項，在此基礎上提出了低復雜度的優(yōu)化設計方法；對于非滿碼集，分析得知其距離自相關函數(shù)旁瓣峰值可以低于滿碼集，在此基礎上提出了基于最小最大準則的優(yōu)化設計方法，實現(xiàn)了

3、具有更好相關性能的波形集設計，并結(jié)合速度距離分辨率對兩種碼集進行了分析。將正交頻分復用(OFDM)調(diào)制方式引入MIMO雷達中，研究了OFDM編碼信號集的優(yōu)化設計方法。
　　 [2]研究了收發(fā)共置MIMO雷達接收波束形成技術，從數(shù)學角度分析了標準線性陣MIMO雷達陣列排布與波束方向圖的關系，針對高旁瓣問題，研究采用基于帶零點調(diào)向的最小二乘方向圖合成方法進行抑制。針對MIMO雷達接收端可以形成虛擬孔徑的特點，將傳統(tǒng)的常規(guī)波束形成和最

4、小方差無畸變響應(MVDR)波束形成方法推廣應用到MIMO雷達中，并與其在傳統(tǒng)相控陣雷達下的性能進行了分析比較。針對采樣矩陣求逆法(SMI)波束形成器的穩(wěn)健性，研究了MIMO雷達體制下對角加載技術的應用。
　　 [3]研究了收發(fā)共置MIMO雷達發(fā)射波束形成技術。MIMO雷達在發(fā)射信號選擇上的靈活性使其可以進行復雜的發(fā)射波束方向圖合成，其方法主要是通過改變發(fā)射信號之間的互相關性來進行不同形狀的發(fā)射波束方向圖設計?；诎l(fā)射信號互相關

5、矩陣設計的思想，研究了在最小二乘和最小最大準則下發(fā)射波束形成的設計方法，分別基于梯度搜索法和遺傳算法建立優(yōu)化模型。針對發(fā)射方向圖波形設計問題，提出基于已知互相關矩陣和期望方向圖兩種波形設計方法。
　　 [4]針對MIMO雷達接收端信號分離問題，研究了匹配濾波方法和非匹配濾波方法的應用。針對基于匹配濾波器進行信號分離的方法得到的主旁瓣比較差的特點，引入基于復合濾波進行信號分離的方法和基于MMSE準則進行信號分離的方法進行改進。兩種