發(fā)射分集MIMO雷達波形設(shè)計與參數(shù)估計研究.pdf

1、發(fā)射分集多輸入多輸出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)雷達作為MIMO雷達的一種形式，發(fā)射正交波形并可在接收時形成同時多波束，因此發(fā)射分集MIMO雷達兼顧了MIMO和相控陣雷達的特點。該體制充分利用了各陣元信號的正交性，在系統(tǒng)自由度、角度分辨能力、干擾抑制性能等方面具有顯著的優(yōu)點，近年來受到廣泛的關(guān)注。本文針對發(fā)射分集MIMO雷達中的波形設(shè)計以及參數(shù)估計技術(shù)進行了研究，主要的研究工作包括:

2、　　1.研究了發(fā)射分集MIMO雷達的波形設(shè)計技術(shù)。在自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)以及模糊函數(shù)的基礎(chǔ)上對單基地和雙基地發(fā)射分集MIMO雷達進行了分析。針對單基地發(fā)射分集MIMO雷達正交波形設(shè)計的問題，提出了基于交替指向的正交波形與失配濾波器聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計方法。仿真結(jié)果表明，上述方法能夠有效降低正交波形的自相關(guān)旁瓣和互相關(guān)旁瓣。針對雙基地MIMO雷達的的距離速度模糊函數(shù)形狀和分辨力隨位置變化的問題，給出了一種基于距離速度模糊函數(shù)的雙基地MIMO雷達

3、相位編碼信號的設(shè)計方法。該方法能夠根據(jù)目標位置的先驗信息，改善正交波形的距離速度分辨力。
　　2.針對發(fā)射分集MIMO雷達目標時延—多普勒參數(shù)估計問題，分析了MIMO雷達自適應(yīng)脈沖壓縮方法，研究了一種基于多普勒補償?shù)臅r延—多普勒脈沖壓縮方法。該方法與匹配濾波器組的方法相比，具有在單個脈沖下分辨多個目標的能力。針對稀疏的目標探測場景，采用分布式壓縮感知(Distributed Compressed Sensing，DCS)理論解決發(fā)

4、射分集MIMO雷達目標參數(shù)的高精度估計問題，給出了基于DCS的發(fā)射分集MIMO雷達時延—多普勒參數(shù)聯(lián)合估計方法，獲得比APES+Capon更高的參數(shù)估計精度。
　　3.針對發(fā)射分集MIMO雷達散射點位置—幅度聯(lián)合估計的問題，在分析MIMO雷達布陣模型基礎(chǔ)上，研究了發(fā)射分集MIMO雷達的虛擬孔徑陣列的形成，分別給出了基于快速極坐標格式(Fast Ploar Format Algorithm，F(xiàn)PFA)的MIMO雷達場景重構(gòu)方法，以及

5、基于壓縮感知的發(fā)射分集MIMO雷達后向投影(Backward Projection，BP)場景重構(gòu)方法?；贔PFA的MIMO雷達場景重構(gòu)方法具有單次快拍估計的特點，解決了目標復雜運動帶來的補償問題;與時域和其它空間譜域估計方法相比，該算法利用了距離向和方位向的尺度變換，因此其計算復雜度明顯降低。基于壓縮感知的MIMO雷達后向投影算法避免了BP算法中的插值，在高信噪比下能夠消除BP成像帶來的高旁瓣問題，更有利于對弱小目標的重構(gòu)。

6、　　4.開展了多載波發(fā)射分集MIMO雷達研究。根據(jù)多載波各個子載波的多普勒頻率關(guān)系，提出了單次脈沖下的多載波雷達速度估計的信號處理方法。該方法能夠在一個脈沖內(nèi)實現(xiàn)目標的高分辨距離成像和速度估計，因此可以用于高信噪比條件下對遠程高速、高機動目標的觀測。理論分析和仿真結(jié)果表明該方法實現(xiàn)簡單，能夠在單散射點和多散射點的情況下實現(xiàn)有效的速度估計。本文還研究了一種距離和角度聯(lián)合估計的多載波MIMO雷達信號處理方法，在單個脈沖內(nèi)也可以實現(xiàn)距離和角度