最大阵元利用率MIMO雷达阵列优化快速算法

针对MIMO雷达最大阵元利用率阵列结构优化算法中使用穷举搜索运算量太大的问题,提出了一种快速算法。该算法在只包含两个阵元的最优阵列基础上,通过迭代的方式向前一个最优阵列增加一个新阵元来寻找包含指定阵元数的最优阵列。文中对该算法的有效性进行了证明,并与穷举搜索方法做了复杂度比较。理论分析和仿真实验表明,该算法能够显著降低运算量,尤其在阵元数目较大时具有明显优势。并且,在阵元数一定的情况下,所得到的优化阵列与穷举搜索的结果具有等同的性能。     

信道距离差异对统计MIMO雷达检测性能影响

研究了统计多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达探测目标时信道间的距离差异对系统检测性能的影响。首先根据雷达方程在信号模型中引入了信道距离差异因子用以表征距离差异对接收信号的影响;在此基础上推导了统计MIMO雷达检测系统的似然比函数和检验统计量的分布;然后利用检测器的偏移系数仿真分析了距离差异导致的信道间目标回波信噪比的起伏对检测性能的影响。仿真结果表明,在信道信噪比较低时信道间距离差异对系统检测性能的影响较小,但随着信道信噪比的提高这种影响在不断增大进而会导致系统检测性能的严重下降。研究结果对统计MIMO雷达的系统配置和实际应用具有参考价值...     

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB 的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。     

基于遗传算法的非均匀线阵MIMO雷达阵元分析

多输入多输出(MIMO)雷达在发射端发射正交信号,产生虚拟阵元,扩大阵列孔径,性能较传统的雷达有很大提高。目前有关MIMO雷达的虚拟阵元研究大都是基于均匀线阵的,而采用非均匀线阵能产生更多有效虚拟阵元。在非均匀线阵中,不同的阵元摆放方式产生的有效虚拟阵元数通常是不同的。本文用遗传算法对非均匀线阵中阵元的位置进行了优化,实验结果证明该方法能获得很高的有效虚拟阵元数。     

分布式MIMO雷达目标散射模型研究

针对当前分布式多输入多输出(MIMO)雷达目标散射模型的不足,提出了一种三维特体目标模型;在考虑点散射体电磁散射的方向性、遮蔽及收发天线方位角、俯仰角等因素的条件下,推导了目标静态雷达截面积(RCS)的计算公式和MIMO雷达信道的相关函数;同时,仿真分析了目标动态RCS的统计模型及其与收发天线双基地角的关系,以及MIMO雷达信道空间去相关的条件。仿真分析结果与RCS的经典统计模型、双基地RCS的经验结论以及单基地雷达回波信号去相关角度的经验值是吻合的,证实了模型的科学性和合理性。研究结果对分布式MIMO雷达的检测、跟踪和系统配置等研究具有参考价值。     

基于参考阵元的TDM MIMO FMCW雷达运动补偿方法

针对时分复用（time division multiplexing,TDM）多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）调频连续波（frequency modulated continuous wave,FMCW）雷达的速度-角度耦合问题,提出一种基于参考阵元的运动补偿方法.把MIMO阵列组合阵元T₁/R₁等效的虚拟阵元1选定为参考阵元,通过对参考阵元接收的2个调制周期信号进行处理,提取运动引入的相邻阵元相位差,利用该相位差构建相位补偿因子消除运动引入的相位,实现运动目标的精确角度估计.该方法采用固定的基于参考阵元的TDM时序,无需根据工作场景调整TDM时序,且不需要估计目标的速度,避免了模糊速度估计问题.仿真结果和实验结果验证了该方法的有效性.     

长基线统计MIMO雷达检测性能研究

为了充分利用统计多输入多输出(MIMO)雷达的空间分集能力,研究了长基线(天线间距与目标探测距离可比拟)统计MIMO雷达的检测方法和性能。首先,根据雷达方程给出了长基线统计MIMO雷达探测目标时各信道的信号模型;然后,根据Neyman-Pearson准则推导了长基线统计MIMO雷达的似然比检测器;最后,从检测概率和威力覆盖两个方面对长基线统计MIMO雷达的检测性能进行了仿真分析。仿真结果表明:在一定条件下长基线统计MIMO雷达的检测性能优于短基线(天线间距与目标探测距离相比可忽略不计)统计MIMO雷达。研究结果对统计MIMO雷达的系统设计、天线布置和实际应用等研究具有重要的参考价值。     

分布式MIMO雷达信号级量化融合检测方法研究

针对分布式多输入多输出雷达信号级融合检测的通信带宽过大的问题,提出了一种信号级量化融合检测算法。文中首先对量化融合检测算法进行了理论推导,给出了量化后融合中心的判决准则;然后,以最大化巴氏距离为目标构建了量化准则,并且给出了求解量化门限的迭代步骤。仿真结果表明:该方法在将通信带宽降低一半的情况下,依然能够获得与信号级融合检测算法相同的检测性能。     

阵元失效下基于矩阵重构的MIMO雷达DOA估计

针对阵元失效下MIMO雷达目标DOA估计性能下降问题,提出一种基于虚拟阵列采样数据矩阵重构的MIMO雷达DOA估计方法。MIMO雷达的阵元失效分为冗余虚拟阵元失效和非冗余虚拟阵元失效两种情况。当冗余虚拟阵元失效时,通过合并空间上位置相同的正常冗余虚拟阵元输出数据以实现信号降维与失效阵元数据填充。当非冗余虚拟阵元失效时,经降维填充后的数据矩阵中仍存在整行缺失数据,根据降维数据矩阵的低秩和稀疏先验,建立带低秩和稀疏约束的矩阵填充模型,并利用ALM-ADMM算法求解来恢复完整的降维数据矩阵。最后利用root-MUSIC算法估计目标DOA。仿真结果表明,本文方法能够有效提高MIMO雷达在阵元失效时的DOA估计精度。     

基于协方差矩阵重构的阵元失效MIMO雷达DOA估计

在实际应用中由于恶劣环境或人为干扰等因素而导致多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达部分阵元失效,使得其接收数据缺失及其协方差矩阵秩亏,从而导致子空间类算法的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计性能恶化甚至完全失效。针对上述问题,提出了一种接收阵元失效下基于协方差矩阵重构的MIMO雷达DOA估计方法。该方法根据MIMO雷达协方差矩阵中以接收阵元数划分的子方块矩阵具有Toeplitz特性,利用正常工作接收阵元的协方差矩阵元素来恢复相应的缺失元素,从而重构出完整的数据协方差矩阵,提高阵元失效MIMO雷达的DOA估计性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

分布式MIMO雷达的目标定位

针对多输入多输出雷达系统，研究了目标定位问题，并提出基于双基测距的分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达的目标定位算法。首先，通过引入多余参数和这些参数与未知目标定位的关系，将目标定位问题转化为约束二次规划(Quadratically Constrained Quadratic Programming, QCQP)问题，然后，考虑到QCQP问题是非凸和NP-Hard，再将每个非凸约束近似为线性约束，最终QCQP问题就转化为线性约束二次规划(Linearly Constrained Quadratic Programming, LCQP)问题。最后，利用迭代约束权重最小二乘(Iterative Constrained Weighted Least Square, ICWLS)算法求解LCQP问题。实验数据表明，提出的ICWLS算法能够收敛于一个最优值。     

MIMO雷达进展及其应用研究

国际上主要对两种体制MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)雷达进行研究。一种称为统计MIMO雷达,另一种称为相参MIMO雷达。本文从MIMO雷达的起源开始,通过比较MIMO雷达布阵,讨论了统计MIMO雷达和相参MIMO雷达的区别与联系,根据MIMO雷达技术的发展趋势,结合我国雷达探测实际应用背景,提出了今后MIMO雷达应用方向。     

非完备目标先验知识多输入多输出雷达稳健波形设计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达通常基于目标和环境的先验知识设计波形,而由估计得到的先验知识不可避免存在误差,基于此先验知识得到的优化波形的检测和参数估计等性能下降严重.针对此问题,提出两种稳健波形设计方法,分别提高MIMO雷达的检测性能和参数估计性能.在目标位置误差和信道误差有界的条件下,分别构造以信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)和克拉美-罗界(Cramera-Rao Bound,CRB)为代价函数的优化问题.为最大化SNR和最小化CRB,分别给出迭代算法,交替以发射波形相关矩阵和通道矩阵误差为优化变量求解,将迭代的每一步转化为凸优化问题,从而在最差情况下提高MIMO雷达系统的检测性能和参数估计性能.仿真实验结果验证了所提方法能有效改进MIMO雷达的检测和参数估计性能.     

机电扫描天线阵列接收信号调制效应分析

提出了一种新的单基地MIMO雷达波达方向(DOA)估计算法:降维Power-ESPRIT算法。该算法首先通过降维变换将MIMO雷达数据变换至低维信号空间,然后进行从复数域到实数域的转换,并在实数域上使用采样数据协方差矩阵的幂获得信号子空间的估计,最后构造实值旋转不变性方程估计目标的DOA。仿真结果表明,在低信噪比、低快拍数的环境下,该算法与已有ESPRIT方法相比,具有近似性能,却拥有较低的计算复杂度。该算法的计算复杂度是RD-ESPRIT的25%左右,是RD-UESPRIT的65%左右。     

宽带DBF SAR/MTI雷达典型工作模式设计

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化这样的发展道路。数字阵列 SAR/MTI系统采用数字化、软件化处理取代硬件实现,具有许多常规 SAR/MTI系统所不具备的优势。回顾了数字波束形成技术（DBF）与合成孔径雷达（SAR）逐步结合的技术发展进程,讨论DBF在SAR系统的典型应用模式及性能与功能的提升。最后建议我国急需开展宽带 DBF体制 SAR/MTI系统技术研究,使DBF体制的 SAR侦察监视技术从跟踪走向创新,从而为下一代战场侦察监视雷达奠定技术基础,实现情报获取效率的有力提升。     

超宽带多发多收雷达系统的信号源设计及实现

多发多收超宽带雷达和通信系统是当今研发热点,国内外多有相关报道,而信号源的设计及实现是其关键技术之一。目前用扩频模块来实现GHz 脉冲信号的信号源,结构复杂、成本高。对此,设计和制作了一款由可编程逻辑器件FPGA 和DDS 芯片组成并产生GHz 脉冲信号的信号源,其核心是ADI公司的DDS芯片AD9914和Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA芯片作控制芯片,此信号源获得了高达1.4 GHz的大带宽多通道同步雷达脉冲信号,频率切换时间达到ns级,且频率、相位和幅值都可控,其性能在国内具有先进性,并具有实际应用价值。     

非均匀杂波MIMO雷达检测

本文针对非均匀杂波,利用球不变随机矢量(SIRV)建立了机载多输人多输出(MIMO)雷达杂波模型.基于杂波协方差矩阵不满秩,提出了一种用于估计归一化杂波协方差矩阵的修正渐近最大似然(MAML)算法及其广义似然比检测器,即修正渐近广义似然比检测器(MAGLRT).仿真试验结果表明,在非均匀的杂波下,MAGLRT较常规高斯...