相位編碼MIMO雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、博士學(xué)位倫文相位編碼MIMO雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)研究作者:陳金立指導(dǎo)教師:顧紅教授南京理工大學(xué)2010年4月博卜論文相位編碼MIMO雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)研究摘要受MIMO(Multiplel即utMultipleOutPut)技術(shù)在現(xiàn)代無(wú)線通信領(lǐng)域發(fā)展的啟發(fā)及其所體現(xiàn)出的優(yōu)越性，雷達(dá)工程師近年來(lái)提出了一種新體制雷達(dá)—MIMO雷達(dá)，并已成為當(dāng)前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。MIMO雷達(dá)可分為統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)和共址MIMO雷達(dá)兩種類型:統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)發(fā)射接收

2、陣列的陣元間距較大，可利用收發(fā)陣元的空間分集來(lái)抑制目標(biāo)的RSC閃爍，以提高雷達(dá)的檢測(cè)性能共址MIMO雷達(dá)使用傳統(tǒng)天線陣列發(fā)射和接收信號(hào)，即通過(guò)陣元間的緊密排列實(shí)現(xiàn)相干發(fā)射和相干接收，可利用虛擬陣列的形成來(lái)提高雷達(dá)的角度分辨力以及增加最大可辨識(shí)的目標(biāo)數(shù)量。MIMO雷達(dá)的探測(cè)信號(hào)可以采用碼分正交波形，頻分正交波形，或者上述兩類波形的復(fù)合。本文所研究的MIMO雷達(dá)使用了碼分正交發(fā)射波形，文中對(duì)相位編碼雷達(dá)MIMO雷達(dá)的多普勒敏感問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)MI

3、MO雷達(dá)的信號(hào)處理算法，共址MIMO雷達(dá)角度估計(jì)算法以及MIMO雷達(dá)在高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)探測(cè)應(yīng)用等方面進(jìn)行了詳細(xì)研究。本文的主要工作和貢獻(xiàn)可以歸納如下:1.相位編碼雷達(dá)MIMO雷達(dá)的脈壓性能分析以m序列調(diào)相連續(xù)波雷達(dá)為例，研究了該雷達(dá)脈壓主旁瓣比與目標(biāo)多普勒頻率之間的變化關(guān)系，并推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)表達(dá)式。由于m序列調(diào)相連續(xù)波雷達(dá)在非目標(biāo)距離門(mén)上的脈沖壓縮是一種“寬帶輸入窄帶輸出的過(guò)程”，那么脈壓旁瓣實(shí)部和虛部分別近似服從正態(tài)分布，由此可計(jì)算出脈壓后

4、峰值旁瓣實(shí)部和虛部的值，從而可獲得脈壓輸出主旁瓣比的數(shù)學(xué)表達(dá)式。當(dāng)m序列的周期長(zhǎng)度P)31時(shí)，由脈壓主旁瓣比數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)能很好地吻合。然后在此基礎(chǔ)上，研究了相位編碼MIMO雷達(dá)的多普勒敏感問(wèn)題，主要包括多普勒頻率所導(dǎo)致的脈壓失配以及相位編碼信號(hào)正交性破壞這兩方面。這部分的研究可為后續(xù)工作開(kāi)展提供幫助。2.發(fā)射分集統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)的非相參角度估計(jì)方法及其相參信號(hào)處理算法發(fā)射分集統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)利用天線空間發(fā)射分集能較好地克

5、服目標(biāo)RCS的角閃爍所帶來(lái)的性能損失，以提高其接收陣列的角度估計(jì)精度。首先基于僅考慮目標(biāo)空域特性的回波信號(hào)模型，探討了發(fā)射分集統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)的非相參角度估計(jì)方法，分別從陣列直接接收的回波和經(jīng)脈壓以及數(shù)據(jù)重排后的回波中估計(jì)目標(biāo)角度，其中后者的角度估計(jì)性能優(yōu)于前者。然后基于實(shí)際的慢起伏目標(biāo)回波信號(hào)模型，研究了發(fā)射分集統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)的相參信號(hào)處理方法，將同一目標(biāo)在不同觀測(cè)角度的回波經(jīng)距離延時(shí)、多普勒頻移和相位補(bǔ)償后再作相參合并，以提高其信