正交波形MIMO雷達(dá)信號(hào)設(shè)計(jì)及處理研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)概念先后由麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室、貝爾實(shí)驗(yàn)室和新澤西技術(shù)研究所等單位提出，近年來得到了廣泛研究，成為雷達(dá)領(lǐng)域理論和實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。
　　 通常MIMO雷達(dá)的各個(gè)發(fā)射天線(或子陣、或陣元)分別發(fā)送相互正交的信號(hào)，在空間形成低增益寬波束；各個(gè)接收天線(或子陣，或陣元)獨(dú)立地接收信號(hào)然后通過信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的合成和積累，稱為正交波形MIMO雷達(dá)(以下簡(jiǎn)稱正交MIMO雷達(dá))。
　　 正交MIMO雷達(dá)在

2、目標(biāo)檢測(cè)性能、角度測(cè)量能力、動(dòng)態(tài)范圍和主瓣低截獲概率特性等方面優(yōu)于傳統(tǒng)雷達(dá)。正交MIMO雷達(dá)的波形直接影響雷達(dá)的最終性能，只有具有良好特性的波形才能充分發(fā)揮MIMO雷達(dá)的探測(cè)潛力，因此正交波形設(shè)計(jì)成為正交MIMO雷達(dá)系統(tǒng)的重要研究課題。近年來已有一些對(duì)距交MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的研究，但現(xiàn)有研究結(jié)果在使用中受到不同程度的限制。
　　 本文針對(duì)正交MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)及相關(guān)的信號(hào)處理進(jìn)行了深入研究，主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　

3、 1、正交多頻信號(hào)設(shè)計(jì)及處理。研究了通用的正交多頻信號(hào)形式，列舉了幾種可能的類型，指出常規(guī)OFDM-LFM和正交多相編碼均為其特例。提出了針對(duì)多頻信號(hào)的多普勒模糊分辨技術(shù)、多普勒積累方法和高分辨多普勒處理算法，并對(duì)它們的性能進(jìn)行了理論或仿真分析。引入多載波相位編碼(MCPC)信號(hào)及其調(diào)幅形式到MIMO雷達(dá)中，并給出了一種快速的脈壓方法。
　　 2、正交噪聲信號(hào)設(shè)計(jì)。提出了改善雷達(dá)探測(cè)性能的噪聲信號(hào)產(chǎn)生和優(yōu)化方法。特別地，引入了譜

4、成形技術(shù)優(yōu)化旁瓣和提出了一種控制信號(hào)峰值因子的非線性映射，通過調(diào)節(jié)映射函數(shù)的參數(shù)能夠得到不同的峰值因子。同時(shí)又借助于噪聲信號(hào)本質(zhì)上具有的良好互相關(guān)特性，設(shè)計(jì)結(jié)果的相關(guān)性能較現(xiàn)有的MIMO雷達(dá)信號(hào)如正交離散頻率編碼信號(hào)(DFCW)、正交多相編碼信號(hào)等得到顯著提高。
　　 3、正交混沌信號(hào)設(shè)計(jì)。研究了混沌系統(tǒng)參數(shù)和初值與雷達(dá)探測(cè)性能的關(guān)系。給出了系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化準(zhǔn)則和初值選擇的方法，改變模擬信號(hào)帶寬的兩種方法并對(duì)濾波處理進(jìn)行了研究。在具

5、體設(shè)計(jì)時(shí)，首先選擇適合雷達(dá)基本探測(cè)要求的混沌系統(tǒng)及其參數(shù)產(chǎn)生信號(hào)胚，根據(jù)探測(cè)要求設(shè)計(jì)信號(hào)帶寬，然后通過信號(hào)處理優(yōu)化方法，產(chǎn)生適合正交MIMO雷達(dá)探測(cè)的信號(hào)集。
　　 4、步進(jìn)時(shí)間間隔脈沖串(STIPT)波形設(shè)計(jì)及其信號(hào)處理。提出了一種特殊的時(shí)間編碼信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理算法(MCA)。給出了相干MCA處理和雙極性非相干MCA處理兩種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。相干MCA利用FFT實(shí)現(xiàn)快速處理，能夠同時(shí)無模糊地進(jìn)行目標(biāo)距離和多普勒測(cè)量；雙極性非相干

6、MCA處理運(yùn)算簡(jiǎn)單，能夠用于不需要多普勒信息、常規(guī)非相干雷達(dá)或簡(jiǎn)易雷達(dá)系統(tǒng)中。
　　 5、基于STIPT信號(hào)的正交編碼波形設(shè)計(jì)。提出了三種正交STIPT編碼方法，即正交頻分編碼、正交參差間隔編碼和正交隨機(jī)間隔編碼。針對(duì)參差間隔編碼方法，給出了設(shè)計(jì)的基本原則并提供了一個(gè)設(shè)計(jì)示例，能夠得到理想的距離旁瓣特性。針對(duì)正交隨機(jī)間隔編碼模式，提供了一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明通過該方法能夠設(shè)計(jì)較大數(shù)量具有優(yōu)良特性的距交波形，自相關(guān)峰值旁瓣電平和互