最小冗余MIMO声纳阵列结构优化仿真

研究多输入多输出( Multiple - Input Multiple - Output,MIMO)声纳阵列都是以均匀线列阵(Uniform Linear Array,ULA)为主,而非均匀线列阵列(Non - Uniform Linear Array,NLA)能产生更多的虚拟阵元,达到较高的目标检测分辨概率以及估计精度.为了提高检测和估计精度,提出了一种基于最小冗余阵列的MIMO声纳发射接收阵列结构优化算法建立阵列模型进行仿真.仿真结果表明,上述方法设计的MIMO声纳系统在目标分辨概率和估计误差方面性能均有提高,尤其在低信噪比条件下效果更好.     

基于遗传算法的MIMO发射接收阵列联合优化研究

为了对MIMO发射接收阵列进行联合波束优化,提出了一种采用遗传算法对MIMO收发阵列联合优化的方法.分析了MIMO发射接收阵列联合优化的必要性,建立了MIMO稀疏阵列信号模型,给出了MIMO稀疏阵虚拟收发波束形成的方法.提出了基于遗传算法的MIMO阵列优化方法,包括适应度函数设计、编码以及交叉变异方法等,优化目的为保持主瓣宽度不变的情况下,尽可能抑制旁瓣水平.仿真结果表明了该算法的有效性.     

十字形二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计

针对二维混合多输入多输出(MIMO)相控阵雷达发射子阵分割带来的自由度损失进而影响雷达系统参数估计性能的问题,提出一种基于十字阵的二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计方法.首先,结合稀疏阵列-共轭嵌套阵对混合MIMO相控阵雷达的收发端进行稀疏设计;其次,对混合MIMO相控阵雷达产生的合阵进行做差处理,得到阵元位置差的差异阵列;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计.仿真实验表明,相较于传统的二维混合MIMO相控阵雷达,所提出方法仅利用两个互相垂直的一维线阵便可形成阵列的二维平面扩展,同时,在不增加阵元个数的前提下可有效扩展雷达阵列虚拟阵元数目,提高阵列的自由度以及波达方向估计性能.     

MIMO雷达检测性能和系统配置研究

MIMO(multiple-input-multiple-output)雷达是近年来提出的一种新概念雷达,具有多正交发射波形、全方位覆盖等特点。本文利用Stein引理,将信息论中相对熵的概念引入雷达检测理论,并据此对MIMO雷达系统和相控阵雷达系统的检测性能进行了讨论和比较。在此基础上,研究了收发分置MIMO雷达发射和接收阵元数目优化配置的问题。研究表明,在相控阵体制下,当收发阵元总数一定时,检测性能在发射阵元数与接收阵元数相等时最好。而在MIMO体制下,低信噪比时发射阵元数目宜少;高信噪比时发射阵元数应与接收阵元数相等。这些结果对未来收发分置MIMO雷达的结构配置设计具有一定的指导意义。     

宽阵元间距高分辨率MIMO雷达阵列设计与实现

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达传统阵列设计方法中方位分辨率受限于阵元数目,阵元之间耦合作用明显的问题,提出了一种基于宽阵元间距的高分辨率阵列设计方法.使用了平板定向天线作为阵列的基本收发单元,提高了阵列中阵元之间的隔离度,同时采用了宽阵元间距的等效阵列设计方法,扩展了阵列孔径长度,从而进一步提高了方位分辨率,最后用仿真分析结果验证了该方法的有效性.     

DOA估计在MIMO雷达中的应用

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output多输入多输出)雷达的灵感来自于通信系统中的MIMO技术,即在信号发射端和信号接收端均使用发射正交信号的阵列天线,其空间分集和信号分集特有利于提高雷达在目标特性分析及目标参数估计性能,能极好的解决传统雷达在目标探测上的局限性。DOA(Direction of Arrival)波达方向估计作为阵列信号处理领域的重要的研究方向,其目的就是用于估计信号的空域参数及信源位置。本文MIMO雷达为基点,对DOA估计在MIMO雷达中的应用进行了深入系统的研究,对经典算法进行了仿真。     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

一种M~2发N~2收MIMO雷达平面阵列及其三维成像方法

具有二维合成孔径的宽带雷达阵列可实现对飞行目标的单次快拍实时三维成像,然而,这需要超乎实际的天线阵元,且当发射信号频率很高时,天线阵元间隔难以满足空间采样定律,造成方位分辨率的下降.本文提出了一种M2发N2收的MIMO雷达平面阵列,它可通过MIMO技术等效成具有(MN)2个阵元的均匀矩形阵列,实现对空中目标的实时三维成像.该MIMO雷达阵列还与ISAR技术相结合,利用ISAR的时间采样来替代实际阵元的空间采样,进一步减少实际天线阵元个数,同时也能增加采样密度,使采样间隔满足采样定律.本文基于该MIMO雷达阵列的实时三维成像模型和MIMO-ISAR三维成像模型均进行了推导和论证,仿真实验也验证了其有效性.     

MIMO雷达角估计算法研究与改进

角估计是雷达参数估计的一个重要内容,主要目的是确定各个信号到达阵列参考阵元的方向角。MIMO雷达可有效提高角估计分辨力和精度而得到广泛的关注,但MIMO雷达角估计算法却比较复杂。主要对MIMO雷达角估计的几种算法——二维Capon角估计算法、二维MUSIC角估计算法以及提出的改进的MUSIC-ESPRIT角度估计算法进行深入系统地研究。通过计算机仿真分析各种不同算法的特点,发现提出的算法明显降低了角估计算法的时间复杂度,从而得出各种算法的优缺点和局限性,为正确分析MIMO雷达回波信号提供重要依据。     

基于拉普拉斯分布天线阵列下MIMO性能研究

多天线系统是可以克服多径干扰的影响并增加频谱使用效率的系统.MIMO系统的容量增加主要取决于无线电信道的空间相关性性能.主要研究了MIMO天线阵列系统的性能,包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置,推导了当角能量遵循拉普拉斯分布时均匀线性阵列、均匀圆阵的衰落相关性解析公式,并分析了两种天线阵列下的系统信道容量.通过计算机程序模拟仿真验证了分析结果,验证结果表明当阵元间距增大或者衰减因子减小(角度扩展增大)时,空间衰落相关性减小,系统信道容量增大,提升了系统性能.