基才多相编码和收发阵列设计的机载MIMO雷达STAP方法

针对提高MIMO雷达多信号间正交性问题．提出了基于遗传算法优化提高多相编码信号自相关峰值、降低互相关峰值方法,提高多发射信号间正交性,降低盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小问题,从等效天线特征出发,给出了一种发疏收密阵列结构,与多相编码信号结合,进行动目标检测。仿真实验证明,基于多相编码正交信号和收发阵列设计。MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

一种基于四相编码和优化阵列的MIMO STAP实现方法

多输入多输出（MIMO）雷达多信号间正交性和天线阵列结构影响空时自适应处理(STAP)性能。为了提高多信号间正交性,提出了基于遗传算法优化提高四相编码的自相关峰值并降低互相关峰值方法,保证了多发射信号间良好正交性,基本抑制了盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小的问题,基于最大连续孔径思想,提出了一种优化阵列结构,在不显著增加天线阵列长度和阵元数目条件下,与四相编码信号结合,实现了动目标检测。仿真实验证明,基于四相编码正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

MIMO阵列波束形成方法研究

相控阵雷达无法分辨一个波束宽度内的2个目标,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)雷达阵列各阵元发射正交信号,提高了阵列系统的自由度,改善了雷达阵列系统分辨性能。文中给出了MIMO阵列相关滤波器组分离目标回波信号的原理框图,并进行了MIMO阵列常规波束形成器和最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器理论分析和仿真实验。仿真结果表明,MIMO阵列比常规相控阵列具有更高的角度分辨率。     

MIMO声纳方位估计子空间拟合快速算法

为了充分利用多输入多输出（multiple input multiple output ,MIMO ）声纳的虚拟阵列孔径的性能,针对目标的方位估计问题,提出了一种M IMO声纳系统的目标方位估计方法,该方法由发射阵列发射正交信号,接收阵列首先对接受信号进行匹配滤波,然后构造子空间拟合关系,最后采用马尔可夫蒙特卡罗吉布斯抽样方法解决子空间拟合求解运算量大的问题．仿真研究表明,两目标条件下,采用该方法的MIMO声纳系统方位估计精度在中低信噪比条件下接近MIMO最大似然方位估计,优于其它MIMO阵列方位估计方法,而运算量只是最大似然方法的约1/4．水池试验结果验证了算法的有效性．     

采用遗传算法的MIMO雷达L型阵列稀布优化

针对多输入多输出（MIMO）雷达阵列稀布导致栅瓣效应的问题,研究了L型阵列方向图综合方法。通过在发射和接收阵列的阵元位置中引入随机扰动,同步优化收发阵列,对MIMO雷达Ｌ型阵列等效构造的虚拟矩形平面阵列进行二维方向图综合,并且对遗传算法的变异算子进行改进,提高全局搜索性,从而有效抑制栅瓣,降低二维合成方向图中方位维和俯仰维的峰值旁瓣电平。仿真实验证明了所提算法的有效性。     

MIMO与MISO雷达定位精度分析

 在某些应用中需要使小型机动接收平台(飞机或舰船)对目标进行定位,该文利用基站阵列辅助小型机动平台定位目标,可构成多输入多输出(MIMO)和多输入单输出(MISO)两种工作模式。文中建立了几何模型,并分别在这两种模式下推导了目标相对定位精度的几何稀释(GDOP)的计算公式,分析了两种模式下影响GDOP的各种因素。仿真结果证明,MIMO模式下,目标的相对定位精度与目标方位角和小型机动平台位置均无关;阵列天线数目较大或小型机动平台离目标较远时,MIMO模式的定位精度高于MISO模式;当阵列天线数目较小且小型机动平台离目标较近时,MISO模式的定位精度高于MIMO模式。     

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.     

MIMO雷达信号模型

介绍了为改善雷达性能的一种新概念雷达模型,即多输入多输出(MIMO)雷达,他利用了目标雷达截面积(RCS)在方位上的闪烁。描述了多功能数字阵列雷达如何在常规和MIMO模式下工作的情况。用数字阵列实现强聚焦发射波束(如用于跟踪)和宽的发射照射波束(如用于搜索)。最后试验验证了全景MIMO阵列的优势性能,并给出了MIMO雷达的发展前景。     

低复杂度的双基地MIMO雷达阵列优化方法

针对双基地MIMO雷达的稀疏发射和接收阵列联合优化时由于二维角度搜索导致其计算量较大的问题,提出一种低复杂度的双基地MIMO雷达稀疏阵列优化方法。该方法利用MIMO雷达方向图乘积定理将二维角度的优化目标函数分解成两个一维角度的目标函数,然后可以利用遗传算法分别对发射阵列和接收阵列进行优化。该方法不需要二维角度搜索优化,在保证阵列方向图旁瓣抑制性能的基础上,降低了阵列优化的复杂度。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一种性价比高的TDM MIMO雷达系统设计和实验

基于大量使用昂贵的收发组件,传统的具有M阵元发射阵列和N阵元接收阵列的相干多输入多输出(MIMO)雷达系统实际应用受高成本的限制,文中提出一种性价比高的时分复用(TDM) MIMO雷达系统设计。首先,建立TDM MIMO雷达的收发结构模型;其次,从理论上对距离估计和角度估计进行了仿真比较,将TDM MIMO雷达与单输入多输出雷达通过实验对比验证;最后,结果证实相比于相同阵列的传统MIMO雷达,TDM MIMO雷达不仅目标波达方向性能未受影响,而且以较低的成本实现较高的角度分辨率。     

大间距相控阵天线栅瓣抑制技术研究

适当增加阵元间距有利于降低相控阵天线的成本,但是会带来不期望的栅瓣。文中针对5×5大间距相控阵天线栅瓣抑制技术进行了研究。改进了传统遗传算法,增加了种群的多样性。首先采用改进的遗传算法优化得到局部解,然后运用模式搜索算法优化得到最优解,并对阵列口径及阵元最小间距进行约束。其次,结合实际的工程应用,对阵元位置进行约束,优化出便于生产应用的最佳阵列排布。仿真结果表明,优化后的阵列,最大栅瓣电平得以有效抑制,满足工程应用的要求。     

分布式雷达节点位置优化的多约束遗传算法研究

分布式雷达是近年来国内外广泛关注的一种新体制雷达,具有机动性强、成本低、可靠性高等优点。但是由于分布式雷达节点的稀疏布置,容易产生栅瓣、高旁瓣等问题,严重影响雷达系统性能。本文基于多约束遗传算法提出了一种分布式雷达节点位置优化方法。该方法首先基于约束最小间距对节点位置进行实值映射编码,并对遗传算法的种群进行初始化,然后对种群进行先增广后收缩的选择处理,再根据自适应概率进行交叉和变异处理,最后经迭代实现分布式雷达节点位置的优化设计。该方法不仅能够有效抑制系统栅瓣,还能够满足多约束需求显著降低系统旁瓣电平。与已有方法相比,该方法简单易行、全局搜索能力强。通过仿真验证了所提方法的有效性和稳健性。      

MIMO雷达基于子阵的波束形成性能分析

MIMO雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达,已成为雷达领域中的研究热点。结合机载MIMO雷达在采用子阵级阵列处理时遇到的栅瓣问题,本文介绍了规则子阵划分方法,将时分虚拟技术应用到MIMO雷达中,引出时分虚拟重叠发射子阵技术,分析了不同划分方法下的波束形成并给出仿真结果和分析结论,得到一些有用结果。对当前研究的机载MIMO雷达子阵划分及栅瓣抑制问题有一定意义。     

毫米波共形相控阵雷达导引头的阵列稀布优化

该文针对毫米波共形相控阵天线阵列稀布引起的栅瓣问题,提出了一种最优极化(交叉极化电平最小)条件下的阵列稀布优化准则。该方法首先建立毫米波共形相控阵雷达导引头极化辐射方向图的数学模型,通过对圆极化和线极化两种极化方式下交叉极化电平的比较,选取最优极化方式,选定阵列稀布优化的两组基本参数,然后利用改进的粒子群进化(MPSO)算法优化两组参数条件下的阵元分布,对比阵元分布优化后的天线方向图确定阵列稀布优化的基本准则,来有效抑制由于阵列单元稀布而引发的栅瓣效应。仿真试验证明该准则的合理性。     

稀疏阵时分多相位中心孔径综合及其应用

为了降低机载三维成像雷达系统的复杂度,该文研究了基于稀疏阵三维成像雷达系统中的重要问题。提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,通过运动补偿,该方法使综合后的相位中心数量和分布情况和满阵天线的相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;由于交轨阵列尺寸远小于场景宽度,系统采用了子孔径三维成像算法。实例分析和仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法

针对MIMO雷达对空目标单次快拍成像时天线数目较多问题,该文提出了一种稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。首先分析了MIMO雷达天线的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。该方法不仅能够对运动目标实现单次快拍成像,避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又能够大幅减少MIMO雷达的天线规模,便于工程实现。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

Mimo radar imaging model and algorithm

Based on the array architecture of multiple transmitting/receiving antennas, Multi-Input Multi-Output (MIMO) radar provides a new mechanism for radar imaging technology. In order to explore the processing approach to this imaging mechanism, the two dimensional (2D) imaging model of MIMO radar is established first, and the spatial sampling ability is analyzed from the concept of spatial convolution of the antenna elements. The target spatial spectral filling format of MIMO radar with monochromatic transmitting signal is described. High-resolution imaging capability of MIMO radar is analyzed according to spatial spectral coverage and the corresponding imaging algorithm is presented. Finally, field imaging experiment is used to demonstrate the superior imaging performance of MIMO radar.     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

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。