MIMO雷達成像實驗系統(tǒng)設(shè)計與算法實現(xiàn).pdf

1、在MIMO技術(shù)在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了巨大成功之后，MIMO雷達的概念也在21世紀之初被提出。MIMO雷達發(fā)射波形的分集性可以構(gòu)成一個等效虛擬陣列從而帶來一系列的優(yōu)勢如更高的方位分辨率，對目標更好的辨識能力等。MIMO雷達成像是將傳統(tǒng)的寬帶成像雷達與MIMO雷達的等效虛擬陣列技術(shù)相結(jié)合的一種前沿技術(shù)，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。隨著MIMO雷達成像技術(shù)的理論體系日趨完善，用于驗證MIMO雷達實際性能的實驗系統(tǒng)或樣機成為了一個迫切的需求。

2、基于這一原因，本文的內(nèi)容旨在描述一個MIMO雷達實驗系統(tǒng)設(shè)計的理論依據(jù)和實現(xiàn)過程，以及基于這一系統(tǒng)上的成像算法實現(xiàn)。
　　本文首先對MIMO雷達成像的基本理論進行了介紹，分析了在對遠場信號DOA估計數(shù)學(xué)模型下的陣列天線的波束寬度和方位分辨率，給出了FMCW MIMO雷達系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且討論了基于該系統(tǒng)模型的角度估計和成像的實現(xiàn)方法。然后，描述了一套MIMO雷達成像實驗系統(tǒng)的設(shè)計過程。為了產(chǎn)生高質(zhì)量的FMCW信號，在發(fā)射機中使用

3、了DDS+PLL的結(jié)構(gòu)；為了在有限的天線單元和數(shù)據(jù)信道的基礎(chǔ)上擴展陣列的分辨率，在天線陣列的設(shè)計中使用了平板定向天線并采用了寬陣元間距的方案；為了抑制發(fā)射天線到接收天線的耦合作用并抑制高頻帶外噪聲，在中頻信號調(diào)理電路中使用了開關(guān)電容濾波器形成了范圍可調(diào)的距離門；為了能夠?qū)崿F(xiàn)實時的成像，在雷達信號處理部分使用了一塊DSP+FPGA的信號處理板。接著，介紹了應(yīng)用于FMCW MIMO雷達系統(tǒng)的波束形成算法，包括對成像算法的改進，成像算法在信號

4、處理板上的實現(xiàn)流程和成像算法在外場實驗的實際表現(xiàn)。為了消除波束形成算法的旁瓣效應(yīng)在方位向上造成的虛警問題，提出了一種基于方位向檢測門限的改進算法；為了提升算法的執(zhí)行效率，提高雷達成像速度，根據(jù)算法需求設(shè)計了一條高效的DSP+FPGA數(shù)據(jù)流水線來產(chǎn)生雷達圖像；為了驗證雷達的實際情況下的表現(xiàn)，進行了雷達成像實驗并通過實驗結(jié)果對雷達的成像性能進行評估。最后，對之前的內(nèi)容進行擴展，討論了在FMCW MIMO雷達中使用超分辨率成像算法。以子空間理