本文關鍵詞：發(fā)射分集MIMO雷達波形設計與參數估計研究

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【摘要】：發(fā)射分集多輸入多輸出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)雷達作為MIMO雷達的一種形式,發(fā)射正交波形并可在接收時形成同時多波束,因此發(fā)射分集MIMO雷達兼顧了 MIMO和相控陣雷達的特點。該體制充分利用了各陣元信號的正交性,在系統(tǒng)自由度、角度分辨能力、干擾抑制性能等方面具有顯著的優(yōu)點,近年來受到廣泛的關注。本文針對發(fā)射分集MIMO雷達中的波形設計以及參數估計技術進行了研究,主要的研究工作包括:1.研究了發(fā)射分集MIMO雷達的波形設計技術。在自相關函數、互相關函數以及模糊函數的基礎上對單基地和雙基地發(fā)射分集MIMO雷達進行了分析。針對單基地發(fā)射分集MIMO雷達正交波形設計的問題,提出了基于交替指向的正交波形與失配濾波器聯合優(yōu)化設計方法。仿真結果表明,上述方法能夠有效降低正交波形的自相關旁瓣和互相關旁瓣。針對雙基地MIMO雷達的的距離速度模糊函數形狀和分辨力隨位置變化的問題,給出了一種基于距離速度模糊函數的雙基地MIMO雷達相位編碼信號的設計方法。該方法能夠根據目標位置的先驗信息,改善正交波形的距離速度分辨力。2.針對發(fā)射分集MIMO雷達目標時延一多普勒參數估計問題,分析了 MIMO雷達自適應脈沖壓縮方法,研究了一種基于多普勒補償的時延一多普勒脈沖壓縮方法。該方法與匹配濾波器組的方法相比,具有在單個脈沖下分辨多個目標的能力。針對稀疏的目標探測場景,采用分布式壓縮感知(Distributed Compressed Sensing,DCS)理論解決發(fā)射分集MIMO雷達目標參數的高精度估計問題,給出了基于DCS的發(fā)射分集MIMO雷達時延—多普勒參數聯合估計方法,獲得比APES+Capon更高的參數估計精度。3.針對發(fā)射分集MIMO雷達散射點位置—幅度聯合估計的問題,在分析MIMO雷達布陣模型基礎上,研究了發(fā)射分集MIMO雷達的虛擬孔徑陣列的形成,分別給出了基于快速極坐標格式(Fast Ploar Format Algorithm,FPFA)的MIMO雷達場景重構方法,以及基于壓縮感知的發(fā)射分集MIMO雷達后向投影(Backward Projection,BP)場景重構方法�；贔PFA的MIMO雷達場景重構方法具有單次快拍估計的特點,解決了目標復雜運動帶來的補償問題;與時域和其它空間譜域估計方法相比,該算法利用了距離向和方位向的尺度變換,因此其計算復雜度明顯降低。基于壓縮感知的MIMO雷達后向投影算法避免了 BP算法中的插值,在高信噪比下能夠消除BP成像帶來的高旁瓣問題,更有利于對弱小目標的重構。4.開展了多載波發(fā)射分集MIMO雷達研究。根據多載波各個子載波的多普勒頻率關系,提出了單次脈沖下的多載波雷達速度估計的信號處理方法。該方法能夠在一個脈沖內實現目標的高分辨距離成像和速度估計,因此可以用于高信噪比條件下對遠程高速、高機動目標的觀測。理論分析和仿真結果表明該方法實現簡單,能夠在單散射點和多散射點的情況下實現有效的速度估計。本文還研究了一種距離和角度聯合估計的多載波MIMO雷達信號處理方法,在單個脈沖內也可以實現距離和角度的聯合測量。在此基礎上,將多載波雷達的測速技術引入,給出了多功能多載波MIMO雷達的信號處理流程和框架,為開展新體制MIMO雷達系統(tǒng)研究提供了一種新思路。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN958

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