MIMO雷达最小冗余垂直阵列设计方法

针对MIMO雷达垂直阵列的稀疏优化问题,利用数学理论中差基和差集的性质,根据二者的线性组合选择阵元位置,提出了一种使收发阵元形成的虚拟阵列冗余度最小的设计方法．通过仿真验证了该方法的有效性．仿真结果表明,用该方法所得收发阵元形成的虚拟阵列的分辨率高于采用满阵的垂直阵列MIMO雷达以及传统面阵雷达;采用最小冗余垂直阵列的性能优于按满阵设计的垂直阵列．该设计方法所得阵列的性能优势有一定工程实用价值．     

近场MIMO雷达直线阵列的稀疏优化设计

针对目前按PCA原理设计的MIMO雷达稀疏直线阵列天线在近场成像时会产生巨大的累积误差等不足,从MIMO线阵雷达近场成像的几何关系直接推导其信号函数表达式,并优化其线阵的稀疏设计问题,建立了在天线孔径和阵元最小间距等约束下,阵元数目、峰值旁瓣比等目标的优化模型,构建包含两点交换变异等操作的遗传算法进行优化模型求解的方法。设计了染色体基因位置按线阵均匀栅格点序排列、空阵元和发射阵元与接收阵元集成的三进制编码方法,相比常规的发射阵列和接收阵列分置二进制编码方法,染色体的长度缩短了一半,其规模也大大减少。遗传算法的结构及其主要MATLAB程序分析表明,所提出的方法可行。     

微波综合脉冲孔径雷达方向图综合研究

结合MIMO雷达多发多收的特点,建立了微波综合脉冲孔径雷达(SIAR)的阵列模型,并提出该阵列的一种实现方案:发射阵采用稀布子阵集,接收阵采用密布子阵的形式．在固定子阵数目和保证阵列孔径的条件下,利用联合选择和两倍交叉的修正遗传算法对这种双基地SIAR平面阵的子阵位置进行优化,以降低方向图的旁瓣电平．仿真结果表明该方法提高了搜索速度,合成阵列方向图最大峰值旁瓣电平可达到-31.1dB,满足工程需要．     

互相关干扰下的MIMO雷达自适应脉冲压缩方法

MIMO雷达各阵元发射波形之间一般不完全正交,用传统脉冲压缩方法处理会导致较高距离旁瓣电平,进而影响检测性能.在建立单站MIMO雷达回波模型的基础上,以最大化系统输出信号与干扰噪声比为准则,提出了一种基于迭代思想的MIMO雷达自适应脉冲压缩方法.该方法利用对目标距离像信息的多次估计值,自适应地对距离旁瓣、互相关干扰和噪声进行抑制.仿真实验表明,针对发射多相编码信号的MIMO雷达,该算法可以显著降低距离旁瓣,且在目标运动和多目标情况下也优于传统处理方法.     

小斜视角的MIMO雷达波数域成像方法

针对传统逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术存在的运动补偿难题，通过使用确定性阵列与单次快拍并行空间采样取代传统IsAR中的非确知性合成阵列与长时间多脉冲采样，给出了一种MIMO雷达波数成像方法．该成像方法利用发射／接收阵元的角度分集和信号分集，在单次快拍观测期间即可实现目标散射函数波数域二维支撑域上的有效观测，避免了ISAR成像中对目标运动的补偿难题．仿真验证了该方法的可行性．     

基于Unitary ESPRIT的双基地MIMO雷达目标定位算法

针对双基地MIMO雷达目标定位问题,提出一种基于Unitary ESPRIT的双基地MIMO雷达目标定位算法.该算法利用MIMO雷达发射阵列和接收阵列的相位延迟特性对接收数据矩阵进行重构,使协方差矩阵为Centro-Hermitian矩阵,然后通过酉变换将协方差矩阵从复数域变换为实数域,最后利用Unitary ESPRIT算法实现目标的DOD和DOA估计,且DOD和DOA自动配对.与传统的ESPRIT算法相比,该方法有效地增加接收数据信息,提高了目标角度估计性能,且所有的特征值分解及矩阵计算均在实数域进行,大大降低了运算复杂度.仿真结果验证了该算法的有效性.     

分布式部分校正子阵MIMO雷达角度估计算法

针对子阵部分校正情况下的分布式子阵多输入多输出(MIMO)雷达角度估计问题,提出了一种基于秩亏(RARE)方法的角度估计算法.该算法通过利用分布式子阵MIMO雷达虚拟导向矢量的特殊结构,在构造RARE角度搜索函数时将未知子阵间校正信息排除在外,仅仅利用已知信息估计目标角度,实现了整个阵列的有效利用,进而提高了目标角度分辨率和定位精度.为了评估所提算法的性能,给出了对应的角度估计的克拉美罗界(CRB),仿真结果表明,该算法在子阵信息未知或部分已知的条件下性能有效.     

测量目标高度的双基地MIMO雷达虚拟阵元技术

提出了一种通过双基地多输入多输出雷达虚拟阵元技术进行目标高度测量的方法．该方法在接收端估计目标相对于发射阵列和接收阵列的角度,然后利用获得的角度进行目标高度测量．与传统的双基地雷达测高方法不同,该方法既不需要发射端和接收端之间的时间同步,也不需要在收发两端之间传输数据,从而简化了系统的配置．另外,在多目标情况下,该方法估计的角度能够自动配对,从而避免了目标模糊．     

近场 ＭＩＭＯ雷达直线阵列的稀疏优化设计

针对目前按 ＰＣＡ原理设计的 ＭＩＭＯ雷达稀疏直线阵列天线在近场成像时会产生巨大的累积误差等不足,从 ＭＩＭＯ线阵雷达近场成像的几何关系直接推导其信号函数表达式,并优化其线阵的稀疏设计问题,建立了在天线孔径和阵元最小间距等约束下,阵元数目、峰值旁瓣比等目标的优化模型,构建包含两点交换变异等操作的遗传算法进行优化模型求解的方法。设计了染色体基因位置按线阵均匀栅格点序排列、空阵元和发射阵元与接收阵元集成的三进制编码方法,相比常规的发射阵列和接收阵列分置二进制编码方法,染色体的长度缩短了一半,其规模也大大减少。遗传算法的结构及其主要 ＭＡＴＬＡＢ程序分析表明,所提出的方法可行。     

基于稀疏阵列技术的MIMO声呐低运算量二维成像

为了降低多输入多输出(multiple-lnput multiple-output,MIMO)声呐二维成像系统的运算量,提出了稀疏阵列和MIMO声呐相结合的低运算量二维成像方法。在MIMO声呐的虚拟接收阵列为矩形平面阵的前提下,使用模拟退火算法(simulated annealing,SA)对该虚拟矩形平面阵的阵元位置和加权系数同时优化,在保持期望波束性能的前提下大量减少其虚拟阵元数目;根据虚拟接收阵元与匹配滤波器一一对应的关系,移除掉与关闭虚拟阵元所对应的匹配滤波器;对保留匹配滤波器的输出信号进行波束形成等处理,获得目标的二维强度图。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

MIMO雷达波达方向估计的性能分析

针对单基地多输入多输出雷达波达方向估计精度问题,推导了单目标情况下波达方向估计的克拉美罗界．结果表明波达方向估计精度取决于收发阵列的导向矢量以及发射信号的相关矩阵,当发射阵元间距为半波长时,多输入多输出雷达波达方向估计的克拉美罗界在大部分角度范围内优于相控阵雷达．多输入多输出雷达还能够通过增大发射阵元间距来得到更小的克拉美罗界,从而获得远优于相控阵雷达的波达方向估计性能．     

MIMO radar waveform design in the presence of clutter and colored noise

The existing MIMO radar waveform design methods only deal with the optimization of radar waveform with the presence of clutter or colored noise, and unfortunately can not get the optimal waveform with the scenario when the clutter and colored noise coexist, which is more realistic in practical applications. To address this problem, a novel MIMO radar waveform design method based on mutual information in the presence of clutter and colored noise is proposed. The proposed scheme considers the influence of the target's response, clutter and colored noise on the optimization of the radar waveform. The mathematical expression for the transmit waveform matrix is achieved by theoretical derivation. What is more important, an optimal pairing of the eigenvectors of the target, clutter and colored noise is given and the power allocation for each antenna is optimized by the water-filling method. Simulation results show that when the total transmit power is 10dB, the proposed method's MI is 8bit and 4bit more than that of the general water-filling method and the method which only considers the pairing of the target's response and noise, respectively.     

一种临近空间MIMO雷达空时自适应处理方法

鉴于MIMO雷达多信号问正交性和天线阵列结构影响其动目标检测性能,提出了基于遗传算法优化提高自相关峰值并降低互相关峰值方法,从而实现了多信号间良好正交性,基本抑制了盲速的影响．基于得到最大连续孔径思想,给出了一种阵列结构,在不显著增加天线阵列长度奈件下,与正交信号结合,实现了MIMO空时自适应处理（STAP）．仿真实验表明,基于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．     

阵元利用率最高的MIMO雷达阵列结构优化算法

提出了一种多输入多输出雷达阵列结构优化新算法．首先要求在实际物理阵元数最少的条件下能够在接收端获得尽可能多的有效虚拟阵元数,即系统总的物理阵元利用率最高; 然后约束多输入多输出雷达的虚拟阵列满足最小冗余阵的要求,从而提高系统的分辨率并克服栅瓣和高旁瓣的影响．理论分析和算法求解结果都表明,该算法优化出的多输入多输出雷达阵列是收发为同一阵列的非均匀线阵,在物理阵元总数相同的条件下,较其他阵列结构具有更好的波束性能．     

基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法

针对传统的相控阵雷达存在的高硬件复杂度问题,提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的相控阵雷达系统(MIMO-LPC).首先建立了MIMO-LPC雷达的信号模型,对MIMO-LPC系统特性进行了分析,在此基础上给出了MIMO-LPC回波相位补偿以及目标检测方法.利用仿真数据对所提出系统和目标检测方法的有效性进行了测试.测试结果表明,采用恒虚警目标检测方法,MIMO-LPC的检测概率与相控阵雷达的检测概率基本相同,从而证实了所提出系统和检测方法的有效性.该系统为减少大型远程相控阵雷达的经济成本提供了一种方法     

Design of the broadband microstrip array antenna for blast furnace surface monitoring

Aiming at the requirements of high-resolution imaging and high integration of the blast furnace radar,this paper presents a method for designing a wideband microstrip array antenna,which broadens the antenna bandwidth through the design of parasitic patches and air layers.By combining multi-input multi-output (MIMO) radar and synthetic aperture radar (SAR) imaging principles,a linear MIMO array is designed,and a near-field simulation imaging experiment is performed on the simulated feed line through the wave number domain imaging algorithm.Simulation results show that the gain of the main lobe of the antenna can reach 14.05 dBi,the reflection coefficient is less than -10 dB,the absolute bandwidth is 5.25 GHz,the operating frequency is 20.67~25.92 GHz,and the range resolution is increased to 3 cm compared with the existing blast furnace radar.The average error of the azimuth direction of the simulated material line imaging is 0.008 m,and the range direction is 0.0011 m.Compared with the traditional microstrip array antenna,this antenna effectively widens the bandwidth,and the range resolution is higher than that of the traditional blast furnace radar.It can accurately obtain the shape information on the simulated material line,and has an engineering application value for blast furnace surface monitoring.     

OFDM—MIMO相控阵雷达性能分析

采用正交频分调制（0FDM）波形的MIM0相控阵雷达是一种新的MIMO雷达,其可同时实现波形分集和频率分集．与正交相位编码波形不同,OFDM波形中心频率不同,存在特定的差频,使得基于该波形的MIMO雷达信号处理更为复杂．针对这一问题,首先建立了该雷达系统信号模型,推导了子阵间空域相干合成结果,然后,分析了该系统的信噪比、作用距离和抗截获能力,并与传统相控阵雷达进行了比较理论分析和仿真实验结果证实了该系统的优势．     

Transmit beampattern synthesis and waveform design for 2-D wideband MIMO radar

For matching the desired transmit beampattern of the two dimensional(2-D) wideband MIMO radar system, a new transmit beampattern synthesis and waveform design algorithm is proposed based on the frquency invariant beamforming. In this algorithm, to eliminate any dependency on frequency of the emiting waveform, the 2-D fourier relationship between uniform rectangular array(URA) transmit beampattern and spectrum of emiting waveform is used. Then the cost function of waveform matching frequency response is established, which imposes a constraint on constant modulus. Finally, the alternating matrix fitting method is used to design unimodular sequences. The proposed method effectively mitigates frequency dispersion of the 2-D wideband MIMO radar transmit beampattern. Numerical simulations have proved the validity of this algorithm.     

利用压缩感知的分布式高频地波雷达DOA估计

In order to solve the problems of “large position, difficulty with location chosen, low angle resolution, and poor flexibility”, and to improve the performance of DOA estimation, a new design of the distributed high frequency surface wave radar is proposed, based on the technology of distributed antennas array and the MIMO radar system. With the new design, we propose a new DOA estimation method using compressed sensing, this method reduces the complexity of data processing and solves the angle ambiguity due to the distributed array. Discrete stochastic and semi-QR factorization is also used for improving the performance of the new DOA estimation. Theoretical analysis and simulation results show the validity of the proposed method.