压缩感知分布式多输入多输出高频雷达信息处理

为了提高高频雷达的空间分辨力,将分布式多载频多输入多输出(MIMO)体制应用于高频雷达。推导了分布式多载频MIMO雷达回波表达式,利用空间波数理论分析该体制不同区域的空间分辨能力。依据空间分辨力将观测区域进行网格化处理,构造速度信息的超完备字典。针对多角度同一分辨单元不同多普勒回波能量无法聚集及二维目标速度搜索导致的计算量过大问题,应用压缩感知算法,通过凸优化理论求解出不同信道下回波的散射系数,较好的解决了分布式MIMO雷达系统检测前相参综合问题。多视角频谱缺失导致目标回波较高旁瓣问题,也得到显著改善。     

MIMO雷达与相控阵雷达的多脉冲检测性能比较

MIMO雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达，由于同时采用了空间分集与信号分集技术，它表现出了许多不同于传统雷达的特性。该文着重研究了MIMO雷达与传统相控阵雷达多脉冲条件下的检测性能，建立了两种体制雷达多脉冲条件下的目标检测模型，理论给出了两种体制雷达对时间上服从快、慢起伏目标的检测门限和检测概率表达式，同时通过对两种目标模型下MIMO雷达和相控阵雷达的多脉冲理论检测性能的对比分析。     

基于L形嵌套的混合MIMO相控阵雷达阵列设计

混合MIMO相控阵雷达发射端的子阵分割会导致自由度损失,为了解决这一问题,提出了一种基于嵌套阵结构的L形收发阵列设计方法。首先将发射端的混合MIMO相控阵雷达线阵纵向放置,然后接收阵列设计为横向布置的嵌套阵结构,最后通过在虚拟阵列中构造差异阵列,以L形的线阵结构实现了二维混合MIMO相控阵雷达的功能。通过形成虚拟阵元数目扩展,在保留混合MIMO相控阵雷达优势的同时增大了阵列自由度。且本文给出了这种结构下阵列流形的闭合表达式。仿真结果表明,与传统的混合MIMO相控阵雷达相比,这种方法能够提高自由度和波达方向估计精度。      

同信道干扰下相关多输入多输出信道容量分析

在Rayleigh衰落环境下,研究了具有同信道干扰的多输入多输出(MIMO)信道容量问题,分析了通信用户发送端带有空间相关性的情况。假设接收端完美地知道信道状态信息而发送端不知道,基于矩阵变量分布理论,推导出MIMO信道互信息之矩生成函数的精确闭式表达式。利用该表达式进一步推导出MIMO遍历信道容量的精确表达式。用数值结果验证了分析结果的正确性,并给出各种参数对遍历信道容量的影响。     

对统计MIMO雷达的干扰

多输入多输出（MIMO）雷达采用了空间分集和频率分集技术,克服了雷达截面（RCS）角闪烁带来的性能损失。分析了对MIMO雷达有效干扰的几种方式：多波束雷达干扰、分布式干扰、假目标欺骗干扰和网络雷达干扰。     

MIMO雷达的干扰研究

多输入多输出雷达采用了空间分集和频率分集技术,有效地克服了由于雷达截面积角闪烁带来的性能损失。文中介绍了MIMO雷达的工作原理,分析了对MIMO雷达有效干扰的两种方式:假目标欺骗干扰和分布式干扰,并对假目标欺骗干扰效果进行了仿真。仿真结果表明,只有对MIMO雷达中的所有雷达都进行干扰时,才能对MIMO雷达系统实现有效干扰。     

时间相关信道下分布式大规模MIMO系统频谱效率分析

为了分析时变信道特性对多用户分布式大规模MIMO系统的频谱效率性能影响,通过引入一阶高斯马尔科夫过程来建模时变信道,以时间相关性系数表征时变快慢程度。当系统采用最大比合并（MRC）接收和最大比发送（MRT）预编码方案时,借助于确定性等价原理以及Gamma分布随机变量的性质,推导出了含有信道时变信息的上行和下行频谱效率闭合表达式。同时,给出了当基站总发送天线数与用户个数之比趋于无穷大时,频谱效率的极限表达式。分析表明,频谱效率随时间相关系数减小而降低,但并不影响系统所获得的发射功率增益。数值仿真验证了所推导的频谱效率闭合表达式和极限值的有效性和精确性,并比较得出时变信道下分布式大规模MIMO比集中式大规模MIMO具有更好的性能。      

基于MIMO雷达的高分辨成像方法

以实现对空中目标的高分辨成像为目的,文章提出了基于MIMO雷达的技术解决方案.首先分析了MIMO雷达的工作原理和实现形式,而后建立了MIMO雷达成像模型,并推导出MIMO雷达多通道回波与目标空间频谱的对应关系.通过分析目标空间频谱的支撑区分布,论证了MIMO雷达阵列方位向的高分辨成像能力.最后进行了成像仿真实验.结果表明:在同等接收阵列条件下,MIMO阵列与实孔径阵列相比方位分辨率能够得到数倍的提高.     

空间信息传输中的多天线技术综述

近年来,空间信息传输中的多天线技术得到了广泛关注和大量研究。首先介绍了多天线技术的信息论基础和演进过程;然后综述了多天线通信和雷达技术的研究进展,包括多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)卫星通信技术、深空天线组阵技术、空间多维协同传输理论与技术、MIMO雷达技术和分布式孔径相参合成雷达技术,分析了其中的关键技术及未来可研究的方向;最后,总结了多天线技术在航天测控领域应用的优势,展望了基于多天线的测控技术。     

一种用于高频雷达探测性能评估的方法

分布式MIMO雷达各站大间距分布式布站,带来了时间同步性的问题。分析了分布式MIMO雷达基于导航卫星的时间同步模型的工作原理,并对分布式MIMO雷达的信号模型和目标定位数学模型进行了推导。针对分布式MIMO雷达时间同步问题,通过干扰机对分布式MIMO雷达的导航卫星信号实施转发欺骗延时干扰,使各雷达子站时间上产生误差,从而使分布式MIMO雷达的观测通道的延时增大或者减小,造成分布式MIMO雷达目标定位误差。最后仿真从分布式MIMO雷达的目标定位精度上分析了该方法的干扰效果,结果证明了该方法的有效性。     

MIMO Radar Ambiguity Properties and Optimization Using Frequency-Hopping Waveforms

The concept of multiple-input multiple-output (MIMO) radars has drawn considerable attention recently. Unlike the traditional single-input multiple-output (SIMO) radar which emits coherent waveforms to form a focused beam, the MIMO radar can transmit orthogonal (or incoherent) waveforms. These waveforms can be used to increase the system spatial resolution. The waveforms also affect the range and Doppler resolution. In traditional (SIMO) radars, the ambiguity function of the transmitted pulse characterizes the compromise between range and Doppler resolutions. It is a major tool for studying and analyzing radar signals. Recently, the idea of ambiguity function has been extended to the case of MIMO radar. In this paper, some mathematical properties of the MIMO radar ambiguity function are first derived. These properties provide some insights into the MIMO radar waveform design. Then a new algorithm for designing the orthogonal frequency-hopping waveforms is proposed. This algorithm reduces the sidelobes in the corresponding MIMO radar ambiguity function and makes the energy of the ambiguity function spread evenly in the range and angular dimensions.      

不需要训练数据的分布式MIMO雷达距离扩展目标检测器

在非均匀杂波环境中,研究了高分辨率分布式多输入多输出(MIMO)雷达的距离扩展目标检测问题。由于分布式MIMO雷达观测到的杂波是非均匀的,无法获得足够的独立同分布的均匀训练数据来估计检测单元的杂波协方差矩阵。采用复逆Wishart分布对杂波协方差矩阵建模,基于该杂波模型设计了一种不需要训练数据的分布式MIMO雷达距离扩展目标广义似然比检测器。数值仿真结果表明:在非均匀杂波环境中,所设计的检测器的性能比用训练数据的协方差矩阵类检测器有明显的改进。     

基于十字阵的MIMO雷达的二维DOA估计

多输入多输出（MIMO）雷达使用多个天线同时发射独立波形,在不同位置的目标回波彼此线性独立,以获得较好的空间分辨率。文章提出了基于收发不共位的线阵在水平面内构成十字阵的MIMO雷达信号模型;研究利用MUSIC算法来估计该模型下的MIMO雷达的二维波达角;分析了基于均匀十字阵的MIMO雷达的优越性,并探讨了十字阵MIMO雷达性能与阵元间距的关系,仿真表明,在满足远场条件下,均匀十字阵比均匀线阵可以估计更多的目标而且精度更高;通过非均匀布阵,可以进一步提高MIMO雷达的二维波达角的估计精度。     

MIMO Radar with Widely Separated Antennas

MIMO (multiple-input multiple-output) radar refers to an architecture that employs multiple, spatially distributed transmitters and receivers. While, in a general sense, MIMO radar can be viewed as a type of multistatic radar, the separate nomenclature suggests unique features that set MIMO radar apart from the multistatic radar literature and that have a close relation to MIMO communications. This article reviews some recent work on MIMO radar with widely separated antennas. Widely separated transmit/receive antennas capture the spatial diversity of the target's radar cross section (RCS). Unique features of MIMO radar are explained and illustrated by examples. It is shown that with noncoherent processing, a target's RCS spatial variations can be exploited to obtain a diversity gain for target detection and for estimation of various parameters, such as angle of arrival and Doppler. For target location, it is shown that coherent processing can provide a resolution far exceeding that supported by the radar's waveform.     

地基双基地MIMO成像雷达空间分辨特性分析

地基MIMO（Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出）成像雷达是一种新体制雷达系统,相比于传统的地基合成孔径雷达具有便携性好、无需运动补偿及图像帧频高等优势,在滑坡等地质灾害预警方面具有广阔的应用前景。在利用多部MIMO雷达系统进行三维形变监测时,采用双基地MIMO雷达构型能够对传统单基地观测进行有效补充,可大大提高系统的整体观测自由度,但目前尚无有效的双基地MIMO成像雷达成像性能评估方法。针对这一问题,本文通过广义模糊函数对双基地MIMO成像雷达的空间分辨特性进行了分析。首先,根据系统的几何构型推导了地基双基地MIMO成像雷达的广义模糊函数表达式并分析了等效阵列特性,然后根据广义模糊函数对系统的旁瓣走向、两维分辨率和栅瓣位置进行了分析,给出了系统空间分辨率的计算公式,最后利用Matlab仿真验证了分析结论的正确性。      

一种新兴的雷达体制——MIMO雷达

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达作为一种新型雷达体制在21世纪初正式提出后,引起了国内外众多学者和研究机构的浓厚兴趣.本文从现有的研究成果出发,首先对MIMO雷达基本理论进行了概要性总结;而后从MIMO雷达系统结构、信号设计、目标检测、参数估计以及高分辨性能五方面探究其潜能本质,同时指出MIMO雷达走向实用化所面临的制约因素;最后在综合分析的基础上展望了MIMO雷达的发展趋势.     

基于空域稀疏性的嵌套MIMO雷达DOA估计算法

针对传统MIMO雷达可分辨目标数受限于虚拟阵元数的问题,该文提出一种基于嵌套阵的MIMO雷达阵形设计新方法并改进了相应的稀疏DOA估计算法。首先分析对传统MIMO雷达的虚拟阵元进行嵌套采样给DOA估计性能带来的影响;然后提出嵌套MIMO雷达阵形设计方法,在虚拟阵元数相同的情况下,该阵形比传统阵形分辨更多的目标;最后提出一种基于空域稀疏性的嵌套MIMO雷达改进DOA估计算法,该算法使用噪声子空间加权,在提高分辨率的同时可以有效消除伪峰。仿真结果验证了该文算法的有效性和优越性。     

基于MIMO雷达的相干分布式目标 参数估计Cramer-Rao下界

 本文研究了MIMO雷达对相干分布式目标参数估计的Cramer-Rao下界(CRB).首先,给出相干分布式目标的MIMO雷达信号模型,推导出目标参数估计CRB的一般关系式;然后,给出在一个分布式目标、点目标和目标部分信息已知等特殊情况下的CRB;其次,讨论了MIMO雷达CRB的性质;最后,进行计算机仿真试验,研究不同条件下的MIMO雷达性能.结果表明由于具有避免波束形状损失等优点,MIMO雷达对相干分布式目标的参数估计CRB性能优于普通相控阵雷达.本文的研究揭示了MIMO雷达的相干分布式目标参数估计性能.