MIMO雷達(dá)相位編碼信號集設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、多輸入多輸出(Multiple-Inpult Multiple-Output,MIMO)雷達(dá)具有多個發(fā)射天線和接收天線,按照天線之間距離的遠(yuǎn)近,通常將MIMO雷達(dá)分為分布式和集中式兩類。分布式MIMO雷達(dá)的天線間距較大,具有空間分集增益,使雷達(dá)可以從不同角度對目標(biāo)進(jìn)行觀測,從而對抗目標(biāo)的閃爍效應(yīng),提高探測能力;集中式MIMO雷達(dá)的天線間距較小,每個天線可以獨立地發(fā)射不同波形,能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的波形分集,相比傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_(dá),集中式MIMO雷

2、達(dá)可以提供更多的系統(tǒng)自由度,具有更高的分辨率以及更好的參數(shù)識別能力。本文以集中式MIMO雷達(dá)為研究對象,主要研究了其相位編碼信號集的設(shè)計問題。研究內(nèi)容包括利用GS算法設(shè)計MIMO雷達(dá)正交相位編碼信號集、利用代數(shù)方法設(shè)計MIMO雷達(dá)正交相位編碼信號集、基于Golay互補序列空時編碼的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計以及設(shè)計具有多普勒容忍性的完全互補序列?,F(xiàn)將本文的主要研究內(nèi)容概括如下:
  1.研究了MIMO雷達(dá)正交相位編碼信號集的優(yōu)化設(shè)計問題

3、。針對現(xiàn)有的MIMO雷達(dá)正交相位編碼信號集設(shè)計算法所得信號集相關(guān)旁瓣較高的問題,提出了一種混合Gerchberg-Saxton(GS)算法。該算法由改進(jìn)的GS算法和迭代碼選擇算法兩個步驟組成。首先將最小化信號集相關(guān)旁瓣總能量的優(yōu)化問題化簡成低次的較容易求解的問題,然后將GS算法從一維擴(kuò)展到多維,并針對極小化問題改進(jìn)了其物面和頻譜面的約束條件,利用改進(jìn)后的GS算法求解該極小化問題。再針對基于信號集相關(guān)旁瓣峰值的代價函數(shù),利用迭代碼選擇算法

4、對第一步所得結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化,最后得到相關(guān)性能更好的正交信號集。仿真結(jié)果表明,該方法所設(shè)計的正交相位編碼信號集的自相關(guān)旁瓣和互相關(guān)都較低,同時,優(yōu)化所需的時間相比已有算法具有一定的優(yōu)勢。
  2.針對正交相位編碼信號集設(shè)計中數(shù)值優(yōu)化方法計算量和存儲量較大,效率較低的問題,提出了一種代數(shù)理論設(shè)計方法。首先利用逆歸約相乘法確定能夠產(chǎn)生序列族F的多項式,然后構(gòu)造以該多項式為特征多項式的線性迭代方程,并利用線性移位寄存器進(jìn)行求解來獲得序列族

5、,最后將該序列族映射為信號碼集,從而完成信號集設(shè)計。仿真實驗表明該方法所設(shè)計波形具有良好的非周期自相關(guān)和互相關(guān)性能,并且碼集序列數(shù)量大,相比現(xiàn)有優(yōu)化方法,產(chǎn)生碼集的效率有較大提高,利于工程實現(xiàn)。
  3.提出了一種基于Golay互補序列空時編碼的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計方法。通過對Golay互補序列構(gòu)成的脈沖串進(jìn)行空時編碼來降低MIMO雷達(dá)各發(fā)射天線所發(fā)射波形之間的時域互相關(guān),并利用Golay互補序列的互補性質(zhì)減小自相關(guān)旁瓣,降低了波

6、形脈沖壓縮后的旁瓣;當(dāng)目標(biāo)運動時,會引入多普勒頻移,從而導(dǎo)致所設(shè)計波形的相關(guān)性能變差,脈沖壓縮性能嚴(yán)重下降,為此通過零空間向量加權(quán)法對脈沖壓縮之后的波形進(jìn)行多普勒補償,顯著降低了波形的旁瓣,有利于目標(biāo)的檢測和后續(xù)處理。仿真結(jié)果驗證了所提方法的有效性。
  4.針對完全互補序列的多普勒敏感性問題,提出了一種優(yōu)化方法來設(shè)計具有多普勒容忍性的完全互補序列。通過引入一個輔助變量,將該設(shè)計問題建模成一個約束極小化問題,并通過序列二次規(guī)劃算法

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