本文關鍵詞：基于OFDM的MIMO雷達正交信號設計及應用

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【摘要】：傳統(tǒng)的雷達與通信系統(tǒng)中日益成熟的MIMO(Multi-Input Multi-Output)技術相結合,從而誕生了MIMO雷達這一全新的概念。MIMO雷達與SISO (Single-Input Single-Output)雷達相比,在性能方面有許多明顯的進步：它具有更好的分辨率,更高的自由度,以及更強的對抗目標閃爍的能力。而它的性能高度依賴于工作信號的性質。對于相干MIMO雷達而言,各個發(fā)射波形之間的正交性保證了它們能夠互不干擾,且在接收端可以被完全地分離開。因此,為相干MIMO雷達設計相互正交的波形已經成為了本領域的研究熱點。本文以OFDM雷達信號作為研究的出發(fā)點,設計出一組相互正交的信號(Interleaved OFDM Signals)并將它們應用于相干MIMO雷達。本文首先推導了均勻線性排列類型的MIMO雷達發(fā)射和接收信號的數(shù)學模型,并以向量和矩陣的形式表達；接著詳細地證明并分析了MIMO雷達的模糊函數(shù)。然后,在第三章的開始部分,先以OFDM雷達信號為對象,研究了模糊函數(shù),以及距離分辨率和多普勒圖像。研究表明OFDM雷達信號的模糊函數(shù)不會產生距離-多普勒耦合。受啟發(fā)于OFDM信號的功率譜結構特點,通過對原OFDM的功率譜進行等間隔抽取,獲得了一組相互正交的I-OFDM信號。接著推導了I-OFDM相干ULA-MIMO雷達信號的模糊函數(shù)。由于信號包含有隨機信息,因此,關于它的推導都是從統(tǒng)計學的角度進行的。本文還驗證了該信號的正交性,研究了零時延和零多普勒圖像以及處理增益。然后利用蒙特卡洛仿真獲得實驗結果,從而驗證了之前的理論分析。在本文第四章,提出了接收端對回波信號的處理方法。該方案首先在頻域內對接收信號進行多普勒補償,從而恢復了信號間的正交性；接著利用脈沖壓縮技術將各個回波相互分離開并提取目標的距離信息。最后一部分是以PSoC 5LP可編程片上系統(tǒng)為核心的OFDM雷達系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性研究。本文側重分析了該芯片的功能特點及參數(shù)設置,為下一步的實現(xiàn)工作奠定基礎。
【關鍵詞】：正交信號 MIMO雷達 OFDM信號 波形設計
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 研究歷史與現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文的主要工作及內容安排11-13
• 2 MIMO雷達基本原理13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 MIMO雷達的數(shù)學模型推導13-19
• 2.2.1 ULA-MIMO雷達的數(shù)學模型推導14-17
• 2.2.2 MIMO雷達匹配濾波處理17-19
• 2.3 ULA-MIMO雷達模糊函數(shù)及其性質研究19-23
• 2.3.1 SISO雷達的模糊函數(shù)及其性質19-21
• 2.3.2 ULA-MIMO雷達的模糊函數(shù)21-23
• 2.4 本章小結23-24
• 3 I-OFDM正交波形設計及性能分析24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 OFDM雷達信號研究24-30
• 3.2.1 OFDM信號原理及特點24-25
• 3.2.2 OFDM雷達信號的性能分析25-27
• 3.2.3 OFDM雷達信號的仿真實現(xiàn)27-30
• 3.3 基于I-OFDM的MIMO雷達信號設計30-39
• 3.3.1 I-OFDM信號的產生原理30-31
• 3.3.2 基于統(tǒng)計特性和模糊函數(shù)的I-OFDM信號性能分析31-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 I-OFDM信號處理及多普勒補償算法40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 多普勒頻移補償方法40-44
• 4.3 多通道匹配濾波處理44-45
• 4.4 仿真結果及其分析45-50
• 4.5 本章小結50-51
• 5 基于PSoC5LP的單通道OFDM雷達設計及可行性分析51-64
• 5.1 引言51
• 5.2 PSoC系列片上系統(tǒng)的簡介51-56
• 5.2.1 CY8C5868芯片介紹51-54
• 5.2.2 集成開發(fā)環(huán)境Creator簡介54-56
• 5.3 基于PSoC芯片的單通道OFDM雷達架構設計56-62
• 5.3.1 射頻部分分析56-60
• 5.3.2 片上信號處理及可行性分析60-62
• 5.4 本章小結62-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果69-70
• 致謝70-71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳金立;陳宣;朱艷萍;龍偉軍;;統(tǒng)計MIMO雷達的多目標定位和速度估計方法[J];電訊技術;2013年08期

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本文編號：553556