MIMO雷达中的DFCW设计及性能分析

发射信号的正交性好坏是多输入多输出(MIMO)雷达实现的关键,正交离散频率编码波形(DFCW)是MIMO雷达可以利用的正交信号。该文首先分析了DFCW的互模糊函数,在此基础上,对自相关峰值旁瓣及互相关峰值旁瓣电平进行了分析,提出了采用遗传算法对其进行优化,得到了具有更低互相关峰的DFCW。然后将优化得到的DFCW应用于MIMO雷达系统进行仿真分析。通过对信号互相关仿真及对目标回波信号匹配滤波仿真对理论分析进行了验证,证明了理论分析的正确。     

MIMO雷达正交恒包络OFDM信号设计

<正>交波形设计是MI MO(Multiple-input Multiple-out:MI MO)雷达研究的一个重要方向。采用全局遗传模拟退火算法(Global Genetic Si mulated Annealing Algorithm:GGASA)搜索出具有较好自相关特性的恒包络OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing:OFDM)信号,并对算法中适应度函数和相关种群的设定进行调整,产生正交恒包络OFDM信号编码集合。理论分析和相关仿真证实:正交恒包络OFDM信号编码集合产生简便,且具有较好的自相关、互相关特性,可作为一种有效的MI MO雷达波形。     

MIMO雷达正交相位编码信号的代数设计方法

针对多输入多输出雷达正交相位编码波形设计中数值优化方法计算量和存储量较大、效率较低的问题,提出一种代数理论设计方法．首先利用逆归约相乘法求解产生序列族所需的多项式;然后构造以该多项式为特征多项式的线性迭代方程,并通过线性移位寄存器求解而获得序列族;最后将该序列族映射为信号码集从而完成波形设计．仿真结果表明,该方法设计的波形恒模,并且具有低的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平．与数值优化方法比较,码集序列数量大,波形产生速度快．     

基于可调制正交多相序列的MIMO OFDM时域信道估计

提出了一种基于时域训练序列的MIMO OFDM信道估计算法．该训练序列采用可调制正交多相序列,其自相关性完全理想,不同序列之间的互相关函数的绝对值是一个常数并且满足数学低门限;信道估计器采用接收训练序列和本地训练序列的时域相关,利用可调制正交多相序列的正交性分离多信道,利用训练序列理想的自相关性得到精确的信道信息．与现有多天线信道估计相比,本算法具有实现简单和可跟踪时变信道的优点,计算机仿真结果表明即使在低信噪比情况下也能获得良好的误码率性能．     

MIMO radar waveform design method via low sidelobe beampattern modification

In the design of the multiple-input multiple-output(MIMO) radar waveform, decreasing transmit beampattern sidelobes could reduce the energy of clutters and false targets from sidelobes and increase the received signal to noise ratio (SNR) so as to improve the angle estimation property. Motivated by this idea, a transmit waveform design method based on low sidelobe beampattern modification is proposed for MIMO radar. First, the transmit waveform cross-correlation matrix can be obtained by the semidefinite relaxation (SDR) technique. Then the essence of our method is to establish an optimization modification model to reduce the beampattern sidelobe by changing the non-diagonal elements of the waveform cross-correlation matrix. Finally, the corresponding transmit beamforming weight matrix is obtained by this modified matrix, and the ESPRIT algorithm is used for the direction of arrival (DOA) estimation. Meanwhile, the feasibility of our method is demonstrated. Simulation results show the superiorities of our method in sidelobe suppression, DOA estimation accuracy and angle resolution.     

任意相位编码信号及其脉压滤波器联合优化设计

针对具有任意相位的多相编码信号提出一种编码信号与脉压滤波器联合优化的设计方法．该方法采用凸优化求解现有相位编码信号在给定最大增益损失约束下的最小峰值旁瓣抑制相关器,从而构造一种新的相位编码信号,并通过多次迭代进一步降低其距离旁瓣．该方法在不增加脉压滤波器长度的情况下,以很小的增益损失为代价获得了接近理想的峰值旁瓣电平．和已有方法相比,该方法设计灵活和收敛性好．仿真结果验证了所提方法的有效性．     

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．     

用混沌序列降低MIMO雷达波形自相关旁瓣和互相关

基于混沌序列的良好相关性和随机性,提出了一种使用混沌序列降低多输入多输出雷达波形自相关旁瓣和互相关的方法.通过不同初值迭代得到混沌序列,然后经过相应的量化和四相编码得到混沌波形.由于不同混沌波形的自相关旁瓣不相关,同时,不同混沌波形的互相关也不相关,因此通过多脉冲压缩积累能够有效地降低自相关旁瓣和互相关在多输入多输出雷达中的影响.输出结果具有较低的旁瓣峰值,从而提高了检测性能。     

Dual-Use Signal Design for Radar and Communication via Joint Orthogonal Signal and Phase Modulation

This paper proposes a new information modulation resorting to orthogonal signal and its phase for dual-function radar communication(DFRC) systems. Focusing on the standardized linear frequency modulation(LFM) signal by additional phase, a bank of signals enjoying satisfactory autocorrelation and cross-correlation characteristics, are generated. Then, these signals map the different information as well as their phases are also modulated to increase the communication bit rate, thus yielding a series of dual-use signals. Finally, the radar detection and communication performance of dual-use signals are also provided through numerical simulation and half-physical platform verification, confirming the effectiveness of the designed signals compared with the existing design strategy.     

一种空时联合优化的MIMO雷达波形设计方法

针对多输入多输出(MIMO)雷达波形设计中空域合成信号的时域特性较差的情况,提出了一种空时联合优化的MIMO雷达波形设计方法．该方法在波形设计中对波形的空域功率分布以及空域合成信号的自相关特性进行了联合考虑．基于空域信号的自相关旁瓣电平以及各阵元信号间的相关性,对集中式MIMO雷达的正交波形设计与具有特定方向图的波形设计建立了统一的优化模型,并采用序列二次规划方法与加权迭代方法求解．仿真结果表明,文中所设计的波形不仅能够很好地逼近期望方向图,而且空域合成信号具有较好的自相关特性．     

编队卫星雷达正交码分LFM信号设计及性能分析

结合LFM信号和CDMA技术,提出了一种正交码分线性调频(OCD-LFM)信号,研究了该信号的模糊函数、正交性以及距离分辨等方面的性能;讨论了降低互相关峰值和减小多普勒失配的信号参数设计要求。计算机仿真和理论分析表明OCD-LFM信号随着码元数N的增加,正交性能逐步增强。与传统LFM+二相编码信号相比,该信号在距离分辨和多普勒容限等方面均表现出较好的性能。     

基于信号子空间的正交矢量谱估计新方法--OVSS法

频谱估计被广泛的应用于工程中，在自相关阵的特征值分解中，存在着两个特征矢量子空间－－信号子空间和噪声子空间，基于信号子空间的频谱估计方法具有较好的统计稳定性；基于噪声（正交）子空间的频谱估计方法则具有很高的谱分辨率，本提出的新方法具有更高的谱分辨率和更好的统计稳定性，新方法对信号相关阵的最大特征值所对应的特征矢量按一定规律排成矩。进行奇异值分解，其右奇异矢量同样存在信号子空间和正交子空间，基于正交子空间的正交矢量谱估计法，源于信号自相关阵的信号子空间，有着高统计稳定性，同时又是正交方法，具有很高的分辨率，由于主特征矢量排出的矩阵阶数较低，也不会出现伪峰，将此方法称之为OVSS谱估计法，大量模拟试验显示OVSS谱估计法，是一种高质量谱估计方法。     

MIMO Radar Waveform Design: An Overview

Waveform or code design is an important topic in many applications, which has continuously attracted attention during the past several decades. The development of waveform design has been significantly advanced since the emergence of multiple-input multiple-output(MIMO) technique. Compared to the single-waveform design for conventional radars, the multi-waveform design enables extra degrees of freedom(DOFs) for modern radars, which therefore triggers a series of relevant studies on MIMO radar. In this paper, we provide an overview on the main techniques of MIMO radar waveform designs developed in recent years, wherein the state-of-the-art methods are reviewed in terms of different designing criteria, including the minimization of auto-and cross-correlation levels(or equivalently, the integrated sidelobe level), the information theoretic, ambiguity function shaping, and signal-to-interference-plus-noise ratio maximization-based criteria, etc.Moreover, we give detailed comments on the main issues of different waveform designs, and also provide the possibly emerging directions toward the research on MIMO radar waveform design and potential challenges.     

GPS考虑副瓣的多径跟踪误差研究

研究了在考虑副瓣情况下的GPS多径码相跟踪误差和载波相位跟踪误差以及不同早减迟间距的影响。基于非相关早减迟延时锁定环和反正切载波跟踪环,得出了由一般形式的误差解析表达式导出的码相和载波相位跟踪误差曲线。计算机仿真表明:在不同段中,跟踪误差包络内部曲线形式是不同的;C/A码自相关副瓣对较长时间相对多径延时的码相和载波相位跟踪误差有影响;采用窄相关器不仅可以减小码相位跟踪误差,也可以减小载波相位跟踪误差。     

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.     

机载预警雷达不同重复频率对天线旁瓣电平的要求

机载预警雷达必须具有从旁瓣杂波中发现目标的能力,因此,天线旁瓣电平的高低直接影响到雷达的检测距离。对于不同的重复频率,与目标相对抗的杂波距离是不同的,因而对天线旁瓣电平的要求也不一样。本文先讨论了杂波电平与雷达检测距离的关系,然后根据旁瓣杂波谱的特点分别研究了旁瓣电平对3种脉冲重复频率检测性能的影响;在此基础上提出了对天线旁瓣电平的要求,并举例给出了一些数值结果和曲线。     

低信噪比下多相码信号检测与参数估计方法

针对低信噪比下多相码信号的检测与参数估计问题,提出了基于扩展 Wigner-Hough 变换(WHT)的多相码信号检测与参数估计方法。该方法依据多相码信号在 Wigner-Ville 分布(WVD)中表现为多条平行脊线的特点,通过改进 WHT的核函数,累积了多相码信号 WVD的多条脊线能量,在完成信号检测的同时,估计出多相码信号的调制参数。理论分析和仿真实验结果均表明,该方法能够在较低信噪比下完成多相码信号的检测和参数估计,且不受编码类型的影响。     

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．     

MIMO雷达正交频分LFM信号设计及性能分析

多输入多输出(MIMO)雷达是最近提出的新的雷达技术,在发射端全向发射正交信号,在接收端对接收信号进行匹配滤波处理来恢复发射信号分量,因而信号的正交性好坏是MIMO雷达实现的关键。该文分析了正交频分线性调频(OFDLFM)信号的互模糊函数,对互相关峰值旁瓣电平出现的位置及幅度大小进行了分析,给出了最小化OFD-LFM信号间互相关影响的参数之间的关系。通过对信号互相关的仿真结果及对目标回波信号匹配滤波的仿真结果,证明了理论分析的正确性。     

混沌扩频通信及其误码率

为了研究不同相关特性的扩频码对扩频通信误码率的影响,将统计自相关和互相关特性作为刻画扩频码序列性能的重要指标,测试并分析作为扩频码的不同扩频序列的统计相关特性。通过实验仿真获取不同扩频码的误码率,将不同扩频码的误码率与其统计相关特性相对比并揭示二者之间的关联性。仿真实验表明混沌扩频码比经典扩频码能获得更低的误码率,尤其是第二种对偶改进Logistic映射所产生的扩频码更有利于扩频通信系统的需要。