本文關(guān)鍵詞：基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)

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【摘要】：發(fā)射方向圖表征了雷達(dá)發(fā)射功率在空間維上的分布情況,對(duì)于雷達(dá)來(lái)說(shuō)是非常重要。雷達(dá)的工作場(chǎng)景中或多或少地存在著一些對(duì)雷達(dá)工作產(chǎn)生負(fù)面影響的因素如干擾或者雜波,如果能夠提前獲取這些因素的信息作為先驗(yàn)信息,將其合理利用并指導(dǎo)雷達(dá)的下一次發(fā)射,就可以大大提高雷達(dá)的工作性能,這屬于認(rèn)知發(fā)射的范疇,是現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)展的重要方向。多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)具有多個(gè)發(fā)射和接收天線,這使得MIMO雷達(dá)具有波形分集的能力,這種具有高自由度的雷達(dá)體制,為先驗(yàn)信息的獲取和利用提供了一個(gè)非常良好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。本文以MIMO雷達(dá)為實(shí)現(xiàn)平臺(tái),主要研究基于干擾先驗(yàn)信息和雜波先驗(yàn)信息的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法;論文內(nèi)容安排概括為以下幾個(gè)方面:一、闡述了MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)的三種方法。第一種是傳統(tǒng)的基于SDP優(yōu)化方法的發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)模型,這種方法的求解必須依賴于凸優(yōu)化工具包如CVX等;第二種是一個(gè)無(wú)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,其利用自相關(guān)矩陣的平方根矩陣所特有的性質(zhì),將自相關(guān)矩陣半正定的約束和每個(gè)天線等功率的約束都等價(jià)地包含到參數(shù)化后的平方根矩陣中,從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型向一個(gè)無(wú)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化,然后利用梯度下降算法即可求解該無(wú)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;第三種也是一個(gè)無(wú)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,其思路是將原模型的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)地推導(dǎo)和替換,同時(shí)在該過(guò)程中將約束條件作為已知條件逐一包含到推導(dǎo)過(guò)程中,從而亦實(shí)現(xiàn)了一個(gè)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型向另一個(gè)無(wú)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化,然后利用“導(dǎo)數(shù)求極值”的方法求解該無(wú)約束優(yōu)化問題,得到一個(gè)“偽自相關(guān)矩陣”,接著對(duì)該“偽自相關(guān)矩陣”的非對(duì)角線元素進(jìn)行擾動(dòng),最終得到我們要求的具有半正定性質(zhì)的自相關(guān)矩陣。二、研究了基于干擾先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)獲取干擾先驗(yàn)信息方法的不同,主要介紹了三種算法。第一種是利用雷達(dá)靜默期接收到的干擾數(shù)據(jù)基于DOA估計(jì)技術(shù),將干擾的方向估計(jì)出來(lái),這些估計(jì)出的干擾方向就是先驗(yàn)信息,利用干擾的估計(jì)方向,直接約束該方向上的能量極小,同時(shí)利用p階導(dǎo)數(shù)約束的方法,將干擾估計(jì)方向上的零陷進(jìn)行展寬;第二種是基于接收端的干擾信號(hào)計(jì)算出干擾相關(guān)矩陣,接著將干擾相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解處理,大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量所張成的空間即為干擾子空間,該干擾子空間即為先驗(yàn)信息,在設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖時(shí),將干擾子空間的信息運(yùn)用其中進(jìn)行相應(yīng)的約束,從而可以在干擾的方向上自適應(yīng)地設(shè)置零陷,然后同樣運(yùn)用p階導(dǎo)數(shù)約束的方法在干擾方向上自適應(yīng)地進(jìn)行零陷展寬;第三種是利用接收到的干擾數(shù)據(jù)表征出干擾加噪聲的功率,拋開傳統(tǒng)的發(fā)射方向圖匹配思想,直接以最小化干擾加噪聲的功率為目標(biāo),同時(shí)保證感興趣方向具有一定的增益即可,如此設(shè)計(jì)出的發(fā)射方向圖同樣可以在干擾的方向上自適應(yīng)地設(shè)置零陷,同時(shí)采用Mailloux方法對(duì)零陷進(jìn)行展寬。三、研究了基于雜波先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)方法以及利用稀疏的雜波信息進(jìn)行陣列位置誤差校正的方法。首先在非均勻雜波背景下,將MIMO雷達(dá)發(fā)射正交波形信號(hào)時(shí)接收到的雜波回波數(shù)據(jù)矩陣作為先驗(yàn)信息,然后利用該先驗(yàn)信息在最大化接收天線中的信雜噪比的準(zhǔn)則下,求出發(fā)射信號(hào)的自相關(guān)矩陣,從而確定MIMO雷達(dá)的發(fā)射方向圖;最后從實(shí)際情況出發(fā),將雷達(dá)工作環(huán)境中稀疏的雜波信息作為陣列位置誤差的校正源,基于稀疏重構(gòu)算法利用交替求解的迭代方法將雜波的散射系數(shù)和陣列位置誤差全部估計(jì)出來(lái),前者就是雷達(dá)用于設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖的先驗(yàn)信息,后者可以用于陣列位置誤差的校正。
【關(guān)鍵詞】：MIMO雷達(dá) 認(rèn)知發(fā)射 先驗(yàn)信息 發(fā)射方向圖設(shè)計(jì) 陣列位置誤差校正
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN958
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 MIMO雷達(dá)的起源15-16
• 1.2 MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)的意義與發(fā)展歷史16-17
• 1.3 基于先驗(yàn)信息設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖的意義17-19
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容安排19-21
• 第二章 MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 信號(hào)模型及發(fā)射方向圖的相關(guān)概念21-23
• 2.3 基于SDP方法實(shí)現(xiàn)發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)23-25
• 2.3.1 數(shù)學(xué)模型23
• 2.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)23-25
• 2.4 基于參數(shù)化自相關(guān)矩陣的發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)25-33
• 2.4.1 數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.4.2 梯度下降算法的介紹和應(yīng)用28-30
• 2.4.3 仿真實(shí)驗(yàn)30-32
• 2.4.4 本節(jié)延伸32-33
• 2.5 基于變形擾動(dòng)的發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)33-39
• 2.5.1 數(shù)學(xué)模型33-37
• 2.5.2 偽自相關(guān)矩陣的擾動(dòng)37
• 2.5.3 仿真實(shí)驗(yàn)37-39
• 2.6 本章小結(jié)39-41
• 第三章 基于干擾先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)41-61
• 3.1 引言41
• 3.2 基于干擾測(cè)向的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)41-52
• 3.2.1 信號(hào)來(lái)波方向(DOA)估計(jì)41-47
• 3.2.2 零陷設(shè)置數(shù)學(xué)模型47
• 3.2.3 零陷展寬數(shù)學(xué)模型47-49
• 3.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)49-52
• 3.3 基于干擾相關(guān)矩陣分解的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖自適應(yīng)置零52-56
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型52-54
• 3.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)54-55
• 3.3.3 零陷展寬的其他方法55-56
• 3.4 基于最小化干擾噪聲功率的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖自適應(yīng)置零56-60
• 3.4.1 數(shù)學(xué)模型57-59
• 3.4.2 仿真實(shí)驗(yàn)59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第四章 基于雜波先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)61-77
• 4.1 引言61
• 4.2 非均勻雜波場(chǎng)景下的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)61-69
• 4.2.1 MIMO雷達(dá)發(fā)射信號(hào)模型61-63
• 4.2.2 感知環(huán)境中的雜波信息63-65
• 4.2.3 基于最大化信雜噪比的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)65-67
• 4.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)67-69
• 4.3 稀疏雜波場(chǎng)景下的陣列位置誤差校正69-76
• 4.3.1 數(shù)學(xué)模型69-74
• 4.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)74-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 論文總結(jié)和工作展望77-81
• 5.1 論文總結(jié)77-79
• 5.2 工作展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-87
• 作者簡(jiǎn)介87-88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王旭;糾博;劉宏偉;保錚;;一種基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年12期

2 胡亮兵;劉宏偉;劉保昌;吳順君;;MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖匹配和波形優(yōu)化方法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

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本文編號(hào)：940402