復雜環(huán)境中MIMO-OTH雷達的分集增益研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)利用空間分布的多個發(fā)射天線和多個接收天線獲得空間分集增益,從而用來對抗信道衰弱。天波超視距(OTH)雷達利用電離層折射探測目標,具有超遠距離目標探測和信息獲取的能力,具有重大的戰(zhàn)略意義,本文針對采用MIMO技術的OTH雷達(MIMO-OTH雷達),研究復雜環(huán)境中MIMO-OTH雷達目標檢測的分集增益,分析雷達系統(tǒng)參數配置、多徑傳播等因素對MIMO-OTH雷達系統(tǒng)目標檢測性能的影響。
　　通過分析OTH雷

2、達的工作模式和OTH雷達信號在電離層中的傳播特點,構建同時具有MIMO雷達以及OTH雷達特性的MIMO-OTH雷達回波信號模型,該信號模型不僅體現雷達信號在復雜電離層環(huán)境中的傳播特性,還能體現多徑傳播現象,在有加性復高斯白噪聲和雜波的情況下,根據上述MIMO-OTH雷達回波信號模型,利用尼曼-皮爾遜( NP)準則得到高斯檢測器。
　　本文研究了NP準則下MIMO-OTH雷達最佳檢測器的漏檢概率,同時推導了MIMO-OTH雷達目標檢

3、測的分集增益,并以分集增益為評價指標分析了影響MIMO-OTH雷達檢測性能的主要因素。雷達信號經過電離層傳播后照射到目標,并在目標上反射后再次經過電離層傳播回到雷達接收端,因此在本文所構建的信號模型中存在兩次電離層傳播和一次目標反射過程,其中電離層傳播損耗系數和目標反射系數有可能是確定未知量或者復高斯隨機變量,使得總的信道增益表現為復高斯、復雙高斯或復三高斯等隨機變量。
　　本文將分別計算在復雙高斯信道環(huán)境下和復三高斯信道環(huán)境下M

4、IMO-OTH雷達目標檢測的分集增益。對于一個由M個發(fā)射天線和N個接收天線所構成的MIMO-OTH雷達,若第m個發(fā)射天線發(fā)射的探測信號通過Qm條傳播路徑照射到目標,經目標反射后通過H mn條傳播路徑被第n個接收天線接收到,本文證明在復高斯或復三高斯信道環(huán)境中,雷達系統(tǒng)目標檢測能夠獲得的最大分集增益d滿足d≤min{NM,∑Nn-1∑Mm-1HmnQm}。
　　研究表明MIMO-OTH雷達目標檢測的分集增益小于等于雷達收發(fā)端天線個數

5、的乘積與總傳播路徑條數的最小值。增加天線個數或者多徑條數均可以增大分集增益,有利于雷達提高檢測性能,本文的分析不僅表明天波MIMO-OTH雷達較傳統(tǒng)OTH雷達具有更好的檢測性能,并且為合理設計MIMO-OTH雷達的系統(tǒng)參數以提高目標檢測性能提供了理論參考。
　　本文最后分別對兩種復雜環(huán)境下MIMO-OTH雷達目標檢測的進行數值仿真,展現了不同場景下MIMO-OTH雷達目標檢測的漏檢概率情況,同時分析對比了不同雷達參數、不同信道環(huán)境