相位編碼MIMO雷達信號處理技術(shù)研究.pdf

1、博士學(xué)位倫文相位編碼MIMO雷達信號處理技術(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雷達信號處理技術(shù)研究摘要受MIMO(Multiplel即utMultipleOutPut)技術(shù)在現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域發(fā)展的啟發(fā)及其所體現(xiàn)出的優(yōu)越性，雷達工程師近年來提出了一種新體制雷達—MIMO雷達，并已成為當前國際上研究的熱點。MIMO雷達可分為統(tǒng)計MIMO雷達和共址MIMO雷達兩種類型:統(tǒng)計MIMO雷達發(fā)射接收

2、陣列的陣元間距較大，可利用收發(fā)陣元的空間分集來抑制目標的RSC閃爍，以提高雷達的檢測性能共址MIMO雷達使用傳統(tǒng)天線陣列發(fā)射和接收信號，即通過陣元間的緊密排列實現(xiàn)相干發(fā)射和相干接收，可利用虛擬陣列的形成來提高雷達的角度分辨力以及增加最大可辨識的目標數(shù)量。MIMO雷達的探測信號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雷達使用了碼分正交發(fā)射波形，文中對相位編碼雷達MIMO雷達的多普勒敏感問題，統(tǒng)計MI

3、MO雷達的信號處理算法，共址MIMO雷達角度估計算法以及MIMO雷達在高速運動目標探測應(yīng)用等方面進行了詳細研究。本文的主要工作和貢獻可以歸納如下:1.相位編碼雷達MIMO雷達的脈壓性能分析以m序列調(diào)相連續(xù)波雷達為例，研究了該雷達脈壓主旁瓣比與目標多普勒頻率之間的變化關(guān)系，并推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)表達式。由于m序列調(diào)相連續(xù)波雷達在非目標距離門上的脈沖壓縮是一種“寬帶輸入窄帶輸出的過程”，那么脈壓旁瓣實部和虛部分別近似服從正態(tài)分布，由此可計算出脈壓后

4、峰值旁瓣實部和虛部的值，從而可獲得脈壓輸出主旁瓣比的數(shù)學(xué)表達式。當m序列的周期長度P)31時，由脈壓主旁瓣比數(shù)學(xué)表達式計算數(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雷達的多普勒敏感問題，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正交性破壞這兩方面。這部分的研究可為后續(xù)工作開展提供幫助。2.發(fā)射分集統(tǒng)計MIMO雷達的非相參角度估計方法及其相參信號處理算法發(fā)射分集統(tǒng)計MIMO雷達利用天線空間發(fā)射分集能較好地克

5、服目標RCS的角閃爍所帶來的性能損失，以提高其接收陣列的角度估計精度。首先基于僅考慮目標空域特性的回波信號模型，探討了發(fā)射分集統(tǒng)計MIMO雷達的非相參角度估計方法，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目標角度，其中后者的角度估計性能優(yōu)于前者。然后基于實際的慢起伏目標回波信號模型，研究了發(fā)射分集統(tǒng)計MIMO雷達的相參信號處理方法，將同一目標在不同觀測角度的回波經(jīng)距離延時、多普勒頻移和相位補償后再作相參合并，以提高其信