MIMO雷達正交波形設計及信號處理研究.pdf

1、傳統(tǒng)相控陣雷達通常存在許多不足之處，如在探測弱目標時容易被敵方截獲，強雜波背景下對動態(tài)范圍的要求過大，動目標顯示(MTI)和動目標檢測(MTD)要求系統(tǒng)有很高的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲和系統(tǒng)雜散等。應用數字波束形成(DBF)技術能解其中部分問題。應用DBF后，模數轉換(A/D)在陣列的每個陣元中完成，因此可以減小對A/D動態(tài)范圍的需求。DBF也有利于形成接收數字多波束，加快搜索速率，但其體制決定了無法形成真正的同時發(fā)射數字多波束，因為DBF

2、系統(tǒng)仍然像模擬波束形成(ABF)系統(tǒng)一樣，在一個時刻只能照射一個窄的區(qū)域，在給定時刻也只執(zhí)行單一的功能(搜索或跟蹤)。 將多輸入多輸出(MIMO)技術應用于雷達系統(tǒng)能很好地解決上述問題。在發(fā)射端，MIMO雷達的陣元(或子陣)全向發(fā)射相互正交的波形，回波信號為所有信號的延遲和；在接收端，用匹配濾波器組來分離回波信號中的各發(fā)射分量，然后通過DBF技術來形成接收波束和等效發(fā)射波束。MIMO雷達體制帶來了一些性能的改善，如可提高雷達抗截

3、獲性能，提高雜波背景中探測低速目標的能力，改善強雜波背景中檢測弱目標的能力等。 由于MIMO雷達發(fā)射相互正交的波形，因此正交波形設計是MIMO雷達實現的關鍵問題。本文主要對MIMO雷達信號處理及正交波形設計進行研究，主要研究內容如下： 1．研究和分析了MIMO雷達基本原理及特點，在對MIMO雷達原理進行研究的基礎上，對MIMO雷達相對于傳統(tǒng)相控陣雷達的一些優(yōu)點進行了分析。 2．對MIMO雷達信號處理進行了系統(tǒng)研究

4、。首先建立了MIMO雷達信號模型，然后研究了多信號匹配濾波的實現及后續(xù)數字多波束形成技術。并且全面分析了匹配濾波及多波束形成的不同實現順序對計算復雜度的影響，然后提出了改進的實現方法。 3．研究了正交線性調頻(LFM)信號的產生方法及性能。對正交LFM信號的模糊函數及互模糊函數進行了研究；分析了其互相關峰出現的位置及大小，提出了相應的設計準則和參數關系；對LFM的MIMO雷達信號處理及寬帶分辨性能進行了研究；最后對設計的信號進行

5、了MIMO雷達系統(tǒng)仿真。 4．研究了正交多相編碼信號的設計方法。提出了正交多相編碼信號的設計準則及優(yōu)化方法，將遺傳算法(GA)應用于正交多相編碼波形的優(yōu)化設計，并提出了基于模糊函數的改進設計準則；對設計的多相碼的性能及模糊函數進行了分析研究，并將設計的多相碼應用于MIMO雷達系統(tǒng)進行仿真研究。 5．對正交離散頻率編碼波形(DFCW)的設計和性能進行了研究。在對DFCW的模糊函數及互模糊函數進行研究的基礎上，對DFCW的相關屬性及