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文檔簡介
1、近年來,多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)受到研究學(xué)者以及工程人員越來越多的關(guān)注。不同于傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)各發(fā)射單元只能發(fā)射相干信號,MIMO雷達(dá)各發(fā)射天線可發(fā)射任意信號,此即所謂的波形分集。波形分集使得MIMO雷達(dá)在抗目標(biāo)衰落、分辨力改善以及干擾抑制等方面擁有許多潛在的優(yōu)勢。充分挖掘這些潛力能顯著提高雷達(dá)的目標(biāo)檢測、參數(shù)估計以及目標(biāo)跟蹤和識別能力。本文針對共置天線MIMO雷達(dá)信號處理中一般波形條件下的參數(shù)辨識,目標(biāo)參數(shù)估計以及空時自適應(yīng)處理(S
2、TAP,Space-Time Adaptive Processing)中的波形優(yōu)化等問題進(jìn)行了研究,主要工作包括以下幾方面:
1.考慮了一般發(fā)射波形條件下的參數(shù)辨識問題。首先利用時間帶寬積的概念提出用以確定系統(tǒng)自由度的準(zhǔn)則?;诖藴?zhǔn)則,可得到波形相關(guān)陣秩虧條件下的參數(shù)辨識條件,即最大可辨識目標(biāo)數(shù)目不僅取決于系統(tǒng)幾何構(gòu)型,還依賴于波形相關(guān)陣的結(jié)構(gòu)以及秩。需要指出的是,此結(jié)論也適用于發(fā)射波形不相關(guān)以及相干的情況,因而具有較為廣
3、泛的應(yīng)用范圍。
2.基于目標(biāo)先驗信息,在與有偏估計器相關(guān)的約束下,研究了雜波環(huán)境下利用發(fā)射波形與有偏估計器的聯(lián)合優(yōu)化改善參數(shù)估計性能的問題。此聯(lián)合優(yōu)化問題可表述為較復(fù)雜的非線性問題,因而難以求解。在近似合理假設(shè)下,此問題可通過利用松弛方法轉(zhuǎn)化為半正定(SDP,semidefinite programming)問題,從而可以高效求解。原問題的最優(yōu)解可通過最小二乘意義下對SDP問題最優(yōu)解的近似得到。由于利用了先驗信息以及發(fā)射波
4、形與有偏估計器的聯(lián)合優(yōu)化,與不相關(guān)發(fā)射波形相比,所提方法可以顯著提高參數(shù)估計精度。
3.考慮了改善參數(shù)估計性能的波形優(yōu)化所需參數(shù)存在估計誤差場景下的穩(wěn)健優(yōu)化方法。此方法將有關(guān)參數(shù)的不確定性顯式地考慮進(jìn)優(yōu)化問題中,通過優(yōu)化波形以提高參數(shù)不確定凸集上的最差性能,從而改善系統(tǒng)整體性能。此問題是關(guān)于優(yōu)化變量較復(fù)雜的非線性函數(shù),因而難以求解。利用矩陣不等式,可將此問題松弛為SDP問題。由于所提方法對波形以及初始參數(shù)估計誤差進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)
5、化,因此與不相關(guān)發(fā)射波形相比,優(yōu)化波形對參數(shù)估計誤差具有較好的穩(wěn)健性。
4.研究了通過波形優(yōu)化提高M(jìn)IMO-STAP檢測性能的問題。由于在噪聲服從高斯分布條件下可證明最大化系統(tǒng)檢測概率等價于最大化輸出信干噪比(SINR,signal-interference-plus-noise-ratio),因此我們以輸出SINR為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行波形優(yōu)化。然而,SINR最終可表示為關(guān)于波形較復(fù)雜的非線性函數(shù),因而難以求解。通過利用對角加載
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