数字子阵级MIMO雷达设计方法

设计并实现了一种集中式数字子阵级MIMO雷达实验系统,该系统在子阵间实现正交二相相位编码信号发射,接收端实现了子阵级发射数字多波束合成与接收数字多波束合成,有效完成了对民航飞机的观测。子阵多波束与子阵正交波形发射成倍简化了系统设计复杂度,具有良好的工程应用价值,使得MIMO雷达功能可作为数字相控阵雷达的典型工作模式在数字阵中推广应用。     

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。     

基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化收发方法

本文提出了一种基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化共享信号收发方法,研究分析了MIMO-OFDM系统的信号模型以及在雷达通信一体化系统中通信信息调制在OFDM雷达信号上的处理方法。利用MIMO波束形成技术来实现雷达通信一体化信号的发射和接收处理,设计满足雷达目标探测方向和通信方向要求的发射方向图以实现雷达通信一体化信号的发射,同时接收波束形成分别在雷达目标方向和通信方向零陷从而获得通信信号和雷达回波,这样可以减轻其信号间干扰。数值仿真表明,所提出的雷达通信一体化共享信号收发方法可以提高一体化系统的通信性能,同时获得更精确的雷达目标参数。     

MIMO雷达最大似然参数估计

多输入多输出(MIMO)雷达使用多个天线同时发射多个独立探测信号,并使用多个天线接收目标回波信号.本文考虑了发射空域分集、相干接收MIMO雷达模型及其最大似然(ML)参数估计方法.基于最大似然准则,本文推导了两种渐近最大似然算法.仿真实验的结果表明,在均匀噪声模型中,其中一种渐近算法与基于延迟求和波束形成的最大似然算法性能接近,而另一种渐近算法性能略差,但具有较低的计算复杂度.而在非均匀噪声模型中,本文所提出的两种渐近最大似然算法的性能均优于基于延迟求和波束形成的最大似然算法.     

MIMO雷达对高速运动目标搜索策略研究

高速运动目标,是现代雷达探测中遇到的一种新情况。针对海军相控阵雷达对海上空中高速运动目标的探测,推导了多元阵列的MIMO雷达探测概率的计算公式,在此基础上,计算了距离单元内目标探测概率,并比较了正交信号模式下与有向波束模式下MIMO雷达对高速运动目标探测概率。研究表明,对于高速运动目标,使用有向波束探测模式,在相同的信噪比下可以达到更高的探测效率。     

MIMO雷达正交多相编码信号优化

为获得较好的波形分集增益与避免波形间串扰,MIMO（Multi-Input Multi-Output）雷达一般要求发射正交信号。已有的正交相位编码信号对多普勒偏移敏感,制约了其在MIMO雷达中的应用。提出一种具有较好多普勒容限的正交多相编码信号优化设计方法,联合考虑目标静止、匀速运动和匀加速运动场景下MIMO雷达脉压输出,并将其转化为一个多目标优化问题,基于自适应克隆选择算法进行求解。最后,进行仿真实验。结果表明,相比典型的Deng编码和Khan编码,设计的多相编码信号具有更好的正交性能、更大的速度、加速度容限,更适合MIMO雷达系统应用。     

空时编码在电力线载波通信中的应用

空时编码是一种用于多发射天线的编码技术.该编码在多根发射天线和各个时间周期的发射信号之间能够产生空间域和时间域的相关性,从而使接收端克服多输入多输出(MIMO)信道衰落问题,并降低了发射误码率.由于电力线信道的特殊性,其衰落特性类似于多天线无线信道.基于正交频分复用(OFDM)技术,利用三相电力线MIMO技术实现了空时编码在电力线载波通信中的应用以及最大分集增益,较好地降低了误码率.     

基于Keystone变换的OFDM信号距离走动校正方法

基于Keystone变换技术研究正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)雷达信号距离单元走动校正方法.在研究OFDM雷达信号数学原理的基础上,本文给出了理想点目标的脉冲串回波信号表达式.针对发射信号内在结构特性,分析了相对运动对目标回波信号的影响.推导了脉冲体制OFDM回波信号的距离频率域模型,讨论了基于Keystone变换的距离走动校正技术.最后给出典型系统参数下的仿真实验结果,验证了方法的有效性.     

基于信道统计相关信息反馈的POST-IDFT多波束技术

提出了适用于平稳随机的频率选择性衰落信道下的空时分组码-正交频分复用（Space—time block coding-Orthogonal frequency division moltiplexing，STBC-OFDM）系统的后-逆离散傅立叶变换（POST-IDFT）多波束形成技术。通过对空频信道统计相关矩阵进行特征分解获得多个特征模式，利用空时分组码（STBC）各发射分支信号的正交性对OFDM系统形成多个POST-IDFT波束，由STBC传输矩阵的正交性进行多波束解码。系统在获得阵列增益的基础上，其空间分集度由POST-IDFT多波束的维数决定；与OFDM子载波相比，降低了复杂度，易于实现。     

三坐标DBF雷达SystemVue仿真建模方法研究

雷达系统仿真是目前研究的热点,在新体制雷达仿真中SystemVue软件具有独特的优势,本文主要对三坐标DBF雷达的SystemVue仿真建模方法进行研究。首先,分析三坐标DBF雷达的空域扫描理论,研究SystemVue用于三坐标DBF雷达的建模方法;其次,对有关仿真模块的使用功能及参数设置进行研究,利用SystemVue软件平台完成DBF体制三坐标雷达系统的建模;最后,对线性调频脉冲发射信号受到干扰的情况进行仿真,接收信号经过自适应数字波束形成模块处理,达到了良好的干扰抑制效果,验证了建模仿真的正确性。     

Two-stage ESPRIT for unambiguous angle and range estimation in FDA-MIMO radar

Frequency diverse array (FDA) offers potential applications for joint range and angle estimation, but ambiguous estimates may be generated due to its range-angle coupling and time-variant beampattern. This problem can be addressed by jointly utilizing FDA and multiple-input multiple-output (MIMO) radar, but only multiple signal classification (MUSIC) algorithm was considered in the FDA literature. In order to avoid high computational complexity in the MUSIC algorithm due to the required 2-D peak searching, in this paper, we propose a two-stage estimating signal parameters via rotation invariance technique (ESPRIT) algorithm for FDA-MIMO radar to estimate both range and angle of targets, along with the proposed pairing method for unambiguous estimates. Moreover, closed-form expressions of the mean squared error (MSE) and Cramér-Rao lower bound (CRLB) for angle and range estimations are also derived. All proposed methods and derivations are verified by both theoretical analysis and numerical results, which show the superiority of FDA-MIMO radar over conventional phased-array radar and MIMO radar in target localization.     

Transmitter polarization optimization with polarimetric MIMO radar for mainlobe interference suppression

Polarization diverse design of the transmit waveforms based on the property of the target scattering matrix provides better performance than transmitting waveforms with fixed polarizations, especially for mainlobe interference suppression applications. In this work, we propose a radar system combines the advantages of multiple-input–multiple-output (MIMO) systems with the advantages offered by optimally choosing the transmitter polarizations, in order to achieve a better mainlobe interference suppression performance. The polarization diversity is employed in the transmit array, while the receive array adopts 2-D vector sensors to measure the horizontal and vertical components of the received signal. The optimal transmitter polarizations can be obtained by maximizing the output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) in each coherent processing interval (CPI). In addition, the discrimination method for the target and the interference is studied in this paper, along with the target scattering matrix estimation method. Simulation results demonstrate that interference can be effectively discriminated and suppressed with the radar configuration, and better interference suppression performance is achieved with the optimal transmitter polarizations.     

MIMO SAR OFDM chirp waveform design and GMTI with RPCA based method

Multiple-input multiple-output synthetic aperture radar (MIMO SAR) has drawn wide attention for its increased degrees of freedom (DOFs) compared to the traditional multi-channel SAR (MC-SAR) system. The MIMO SAR system, which makes each antenna illuminate one subswath, can widen the range swath without decreasing PRF. One of the foremost tasks involved in the MIMO SAR system is the waveform design at the transmitter. Moreover, at the receiver, how to accurately separate the auto-correlation signal from the cross-correlation interferences is the other important issue. In this paper, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) chirp signal designing method is firstly proposed, which is based on low cross-correlation interferences and good peak-to-sidelobe ratio (PSLR) rules. Using the designed OFDM chirp signals, the focused signal of MIMO SAR system matched the robust principal component analysis (RPCA) basic model. The moving target (sparse signal), clutter (low-rank signal) and noise (noise signal) can be separated directly. Hence, RPCA based method can be employed for ground moving target indication (GMTI) with no need for extracting the matched signal or suppressing the unmatched interferences. Extensive simulations demonstrate the effectiveness of the waveform designing method and GMTI with RPCA based method for MIMO SAR system.     

MIMO雷达技术综述

多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）雷达是把无线通信系统中的多个输入和多个输出技术引入到雷达领域,并和数字阵列技术相结合而产生的一种新体制雷达。由于采用了波形分集技术,MIMO雷达拥有许多传统相控阵雷达所无法比拟的优越性。本文对MIMO雷达进行了评述。首先对MIMO雷达的概念和原理进行了说明,并指出其同相控阵雷达的关系;然后对MIMO雷达的特点进行了分析,并据此给出MIMO雷达相对传统相控阵雷达存在的优势和缺点;最后结合MIMO雷达的特点和优势,给出MIMO雷达的几种潜在应用。     

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.     

压缩感知在雷达目标探测与识别中的研究进展

压缩感知理论是针对采样率和计算复杂度的一种新的信号处理模式,它以远低于奈奎斯特频率对信号进行采样,并能准确重构出原始信号.随着宽带高分辨雷达技术发展,目标相对于背景的高度稀疏,与复杂的雷达系统、海量数据呈现极度的不平衡,压缩感知是有效地减弱这种不平衡的可能技术之一.以雷达稀疏信号的压缩测量及重构为主线,本文综述了压缩感知理论在雷达目标探测与识别中的研究进展,分析了压缩感知理论在PD雷达、穿墙雷达、MIMO雷达、雷达目标参数估计、雷达成像以及目标识别等领域的潜在应用,描述了国内外的相关研究进展.文中对研究中现存的难点问题进行了探讨,并展望了未来的研究方向.