一种分布式MIMO雷达正交波形和失配滤波器组联合设计方法

针对分布式MIMO雷达正交相位编码信号和其失配滤波器组分开设计输出的距离旁瓣电平仍然过高的问题,该文提出一种正交相位编码信号和失配滤波器组联合设计方法。首先,以约束信噪比损失和最小化失配滤波组输出的距离旁瓣电平为目标,构建联合设计准则。然后,根据最小p范数算法的理论,给出一种基于L-BFGS算法的双最小p范数算法进行求解。仿真结果表明,与分开设计方法相比,该文方法输出的距离旁瓣电平可以进一步降低。     

基于可行点追踪-连续凸逼近的MIMO雷达相容性波形设计

随着雷达工作的电磁环境越来越复杂,解决雷达与其威力范围内己方电磁辐射设备之间的相容性问题成为研究热点.为了减弱共址MIMO雷达与己方电磁辐射设备之间的相互干扰,以最小化己方电磁辐射设备所占据空频域范围内的雷达谱能量为准则,提出了基于可行点追踪-连续凸逼近的雷达波形与接收滤波器联合优化方法,不仅完成了对雷达谱的塑形,而且...     

基于可行点追踪的机载MIMO雷达收发联合设计方法

针对目标先验信息不准确条件下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达运动目标检测性能下降的问题,提出了一种基于可行点追踪连续凸近似(feasible point pursuit successive convex approximation,FPP-SCA)的机载MIMO雷达发射波形和接收滤波器组联合设计方法。在角度-多普勒平面上目标可能出现的区域设计一组接收滤波器,以最大化最差情形输出信杂噪比作为联合设计的优化准则;考虑波形的恒模和相似性约束建立极大化极小的联合设计问题,以提高目标参数不准确条件下对目标的稳健性检测;基于FPP-SCA算法框架,将联合设计问题的非凸约束条件进行凸近似处理,解决了极大化极小联合设计问题。仿真实验验证了所提方法能在目标参数不准确时保持较优的目标检测性能,且运算量低于对比方法。     

基于凸优化的宽带雷达波形优化方法

针对宽带雷达目标识别波形优化中多类目标方位和初相不确定问题,在高斯色噪声背景下提出一种基于凸优化的波形优化方法。该算法通过半正定松弛方法对目标识剐波形优化这个非凸问题进行近似求解,较好地解决了多类目标方位和初相不确定情况下的波形优化问题。仿真结果表明：该方法可以有效增加各类目标之间的可分性,从而提高目标识别性能。     

平面阵MIMO雷达发射方向图设计方法

针对现有MIMO雷达发射方向图设计方法无法直接推广到平面阵MIMO雷达的问题,在平面阵方向图可以由水平和垂直方向的线阵方向图合成的思想基础上,该文提出一种应用基波束和概率选择方法设计平面阵MIMO雷达发射方向图的方法。该方法首先将期望方向图沿方位角累加,形成1维俯仰角方向图,建立垂直方向线阵的俯仰角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型;其次针对每个俯仰角对应的1维方位角期望方向图,建立水平方向线阵的方位角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型;最后合成2维基波束集合和集合中元素的选择概率,并求得平面阵MIMO雷达的发射方向图和发射信号。该方法中的优化问题都是凸问题,可以求得全局最优解。     

基于凸优化方法的认知雷达波形设计

针对认知雷达扩展目标检测的问题,提出了一种与目标散射特性相关的相位编码信号设计方法,利用半正定松弛将输出信噪比的优化问题松弛为一个凸优化问题,并利用一维交互迭代搜索逼近原问题的全局最优解。该方法具有收敛速度块、运算量小等优点,能够准确逼近全局最优解。     

基于改进自适应遗传算法的MIMO 雷达阵列优化

针对传统遗传算法在全局搜索和收敛方面的不足,提出一种改进自适应遗传算法.算法改进了自适应规则,采用随迭代次数和种群适应度自适应变化的交叉、变异操作,同时采用新的选择算子和改进后的最优精英保留策略,摒弃了传统轮盘赌博选择法,增加了收敛于全局最优解的概率,加快了收敛速度.通过测试函数优化求解试验证明,改进算法能够有效提高搜索过程种群的多样性,具有更快的收敛性和更好的全局最优性.在此基础上,将改进的自适应遗传算法应用到MIMO雷达阵列优化设计,通过稀疏栅格编码,采用同时考虑副瓣电平与波束宽度的双适应函数,使优化得到的MIMO雷达方向图具有更好的综合性能,更利于实际工程应用.最后仿真实验结果进一步验证了本文改进算法的有效性.     

雷达窄带多普勒滤波器组的设计

介绍了采用数字方法实现雷达窄带多普勒滤波器组的基本原理,给出了硬件电路的设计方法,并对滤波器精度进行了分析。     

基于遗传算法的MIMO雷达正交编码信号波形优化

MIMO雷达通过发射正交编码信号来获得独立的空间分集增益,改善目标检测识别性能。它对发射信号波形优化设计提出了更高的要求:首先信号为正交信号,以便减低信号间干扰并获得独立的空间分集增益;其次信号为大时宽、宽带宽的脉冲压缩信号,以便解决探测距离和距离分辨率的矛盾。文中根据以上两条要求构造适合的适应度函数,提出了一种基于遗传算法的正交编码信号设计方法,为正交MIMO雷达发射信号进行波形优化,仿真结果和实验分析验证了算法的有效性和可行性。     

基于Group lasso的分布式MIMO雷达参数估计与能量优化

针对压缩感知算法在分布式MIMO雷达参数估计性能上易受噪声影响而出现伪峰、定位不准等问题,结合目标散射系数所满足块稀疏的前提条件,提出了一种基于Group lasso模型框架下压缩感知算法的参数估计。Group lasso作为一种块稀疏模型,可以有效解决感知算法在低SNR时参数估计性能差的问题,有效抑制了噪声对稀疏信号的破坏,其性能明显优于感知算法中常用的凸松弛CVX方法。此外针对MIMO雷达目标散射系数准确估计的前提,提出了基于线性规划的发射能量优化分配策略,此时系统模型转化为单发多收的MISO雷达,且集中发射功率于散射系数较大的路径。仿真结果表明,优化发射能量后的MISO雷达性能优势明显,尤其是当路径起伏较大时,性能尤为突出。仿真实验验证了理论分析的正确性和算法模型的有效性。      

频率分集MIMO雷达信号优化设计

针对集中式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达扩展目标检测识别问题,提出将多频阵列(multiple frequency array, MFA)应用到集中式MIMO雷达中来实现频率分集,增加自由度,在频域基于互信息量(mutual information, MI)优化不同频带天线上的功率分配以设计信号,针对目标依据雷达功率分配情况施放干扰以避免检测识别的情况,雷达在杂波及干扰环境下再次优化信号功率分配,实现雷达认知功能。仿真结果证明,优化信号可综合噪声、杂波及干扰统计特性重新调整功率分配,可提高目标频域响应和目标回波间互信息量,为改善目标检测识别性能奠定基础。      

基于D-optimality准则的多输入多输出雷达阵列设计

为了最小化参数估计的均方误差,提出了基于D-optimality准则(DOBC)的多输入多输出雷达天线几何设计方法。严格推导了天线几何在DOBC准则下需要满足的约束条件;进行了敏感性分析,DOBC准则下的天线几何只与目标方位角之差有关,而与具体的方位角值无关;并推导了远场条件下参数估计的克拉美罗界(CRLB),DOBC准则可以看成一种修正的CRLB,其为最大似然估计算法提供了更严格的下界约束。仿真结果表明,与最小冗余阵列、均匀阵列相比,DOBC准则下的天线几何具有更优越的参数估计性能,且其不受阵列孔径的约束,可以通过扩大孔径,进一步提高分辨力。但随着孔径的提高,方向图的伪峰值会升高,在低信噪比条件下,会造成很大的参数估计误差,因此需要根据实际应用需求,选择合适的孔径大小。     

基于交替投影的MIMO雷达波形设计

针对基于最大化互信息(或最小均方误差)准则所提方法只得到理论上最优多输入多输出雷达波形,而无法产生可发射波形的问题,基于交替投影方法,提出一种新的可发射波形设计算法。该算法得到的可发射波形渐进逼近基于最大化互信息(或最小均方误差)准则得到的理论最优波形,且迭代的每一步都具有闭式解,因而可获得高效求解。仿真结果表明,相比较已提出的可发射波形设计方法,所提算法具有较好的最优波形逼近性能。     

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。     

Optimal mismatched filter design for radar ranging, detection, and resolution

In a multiple-target environment a radar signal processor often uses weighting filters that are not matched to the transmitted waveform. In this paper the mean-square range-estimation error, the detection Signal-to-noise ratio (SNR), and the effects of sidelobes are expressed in terms of the impulse response of an arbitrary mismatched filter. It is desired to find that impulse response that results in the minimum range-estimate variance subject to preassigned constraints on the side-lobes and the detection SNR. It is shown that for detecting the radar target and estimating its range, the form of the optimum filter is a modified transversal equalizer. If only detection is required, the optimum filter reduces to the transversal equalizer. Certain parameters upon which the solution depends can be found by solving a nonlinear programming problem. Numerical results are given for an interesting class of transmitted waveforms.     

干扰环境下MIMO雷达波形与接收滤波联合优化算法

传统雷达一般采用固定的发射波形,在干扰环境下很难获得最优的目标检测性能。针对这一问题,利用集中式多输入多输出(MIMO)雷达波形分集的优势,提出了一种干扰环境下的MIMO雷达波形与接收滤波联合优化算法。以最大化输出信干噪比为准则,使发射波形满足恒模条件,同时施加波形与具备较好脉压特性雷达波形之间的相似性约束,建立了有限相位发射波形与接收滤波权值的优化模型。然后,在循环迭代的算法框架下,将优化问题分解为2个子优化问题,并分别采用拉格朗日乘子法、半正定松弛技术对子优化问题求解,得到发射波形与接收滤波权值的联合优化结果。仿真结果表明,所提算法较现有方法相比有更高的输出信干噪比,使干扰信号的抑制性能得到改善,同时可兼顾发射波形的脉冲压缩特性。     

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。     

基于幺模矩阵的MIMO雷达正交编码信号设计

针对MIMO雷达发射正交波形的要求,提出一种基于幺模矩阵的MIMO雷达信号设计的方法,该方法采用循环迭代算法,设计产生一组幺模的正交相位编码信号,通过仿真实验表明,由此算法设计信号波形具有较低的相关峰值旁瓣电平(PSL)和归一化的互相关峰值(CP)、支持更长的发射信号码长及良好的多普勒分辨率。且此算法具有收敛速度快、性能稳定、运算量低的特点。     

多输入多输出雷达发射天线低旁瓣设计

多输入多输出(MIMO)雷达发射波形的多样性,为发射方向图设计提供了更多的自由度。针对阵元等功率条件下获得低旁瓣高增益发射波束的问题,提出了一种采用极小极大准则优化设计发射波形相关矩阵的方法,并将该约束优化问题转换为无约束优化问题,便于采用经典迭代法求解。仿真结果表明:采用极小极大准则设计的发射方向图旁瓣区域平坦,最高旁瓣电平接近理论最低值。最后采用循环(CA)算法,获得易于数字阵列系统实现的相位编码信号,使用该相位编码信号得到的实际发射方向图与理论结果匹配良好。