本文關(guān)鍵詞：MIMO雷達信號參數(shù)估計算法研究

  更多相關(guān)文章： 電子偵察 多分量信號 參數(shù)估計 調(diào)制識別 MIMO雷達

【摘要】：多輸入多輸出(MIMO)雷達系統(tǒng)利用發(fā)射波形分集和天線空間分集,獲得了比傳統(tǒng)單基地雷達更好的探測性能,對被探測目標構(gòu)成很大威脅。因此,對MIMO雷達的電子對抗方法亟待研究。作為其中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),對MIMO雷達信號的電子偵察,受多個信號分量可能在時域、頻域或空域重疊等不利因素影響,面臨新的挑戰(zhàn)。為完成對MIMO雷達信號的電子偵察,除對單通道偵察設(shè)備接收信號的調(diào)制識別、參數(shù)估計算法進行研究外,還應(yīng)分析陣列天線、多站組網(wǎng)等雷達信號偵察系統(tǒng)對不同類型MIMO雷達信號的偵收處理方法。首先,由于集中式MIMO雷達信號在時域和空域都不可分離,本文研究了對發(fā)射天線陣列為均勻線陣(ULA)的集中式MIMO雷達信號的整體調(diào)制識別和參數(shù)估計算法。然后,在陣列天線偵收條件下,提出了對空域濾波后分布式MIMO雷達信號的檢測及參數(shù)估計算法。最后,基于組網(wǎng)式雷達信號偵察系統(tǒng),本文對分布式MIMO雷達信號的偵收處理方法和時差分選算法進行了研究分析。本文的主要工作與貢獻如下:1)在單通道偵收條件下,分別提出了基于信號模糊函數(shù)(AF)和基于高階統(tǒng)計量的集中式MIMO雷達信號調(diào)制類型識別算法。前者使用Hough變換(HT)對信號AF的模值(AAF)進行特征提取,后者利用各種信號的高階統(tǒng)計量差異,并使用信噪比(SNR)估計輔助識別。實現(xiàn)了對集中式MIMO雷達正交頻分復用單脈沖(OFDM-MP)信號、正交頻分復用線性調(diào)頻(OFDM-LFM)信號及正交多相編碼(OPPC)信號的識別,以及與單載波雷達信號的區(qū)分。2)對識別為OFDM-MP、OFDM-LFM及OPPC調(diào)制的集中式MIMO雷達信號,分別提出了對應(yīng)的調(diào)制參數(shù)估計算法。對OFDM-MP信號提出了多分量聯(lián)合參數(shù)估計算法,該算法對各分量頻率的估計精度高,且與極大似然估計相比,計算量不隨信號分量數(shù)增多而變大。提出多分量Wigner-Hough變換(MWHT)對OFDM-LFM信號進行起始頻率、調(diào)制斜率及頻率間隔估計,算法的信號檢測及參數(shù)估計性能較經(jīng)典WHT優(yōu)勢明顯,并且使用參數(shù)粗估計算法能有效地降低計算量。對OPPC信號的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)和循環(huán)譜密度函數(shù)進行推導,以此為基礎(chǔ),提出了對OPPC信號的載頻和碼速率的參數(shù)估計算法。3)分析了陣列天線對分布式MIMO雷達信號的空域分離過程,將空域濾波后仍未被分離的OFDM信號建模為噪聲背景下個數(shù)未知、幅度不同的多分量信號,提出了信號檢測和參數(shù)估計算法。對OFDM-MP信號進行頻域檢測,改進了檢測判決變量和門限設(shè)置準則,提高了信號檢測概率。在調(diào)制斜率粗估計的基礎(chǔ)上,對OFDM-LFM信號進行分數(shù)階傅里葉變換(FrFT),完成了多對分量LFM信號的檢測和參數(shù)估計。4)研究了組網(wǎng)式雷達信號偵察系統(tǒng)對分布式MIMO雷達信號的偵收處理。提出了多站協(xié)同的信號處理方法,首先各偵收站對脈沖到達時間(TOA)進行估計,上位機通過脈沖到達時差(TDOA)進行時差分選,并根據(jù)分選結(jié)果對各偵收站的信號處理任務(wù)進行分配,各偵收分站通過動態(tài)濾波器提取特定的分布式MIMO雷達信號脈沖,對單分量信號進行調(diào)制識別和參數(shù)估計。實現(xiàn)了系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置,保證了偵收信號處理的實時性。
【關(guān)鍵詞】：電子偵察 多分量信號 參數(shù)估計 調(diào)制識別 MIMO雷達
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 主要縮略詞對照表13-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 MIMO雷達分類及波形設(shè)計17-19
• 1.2.2 對MIMO雷達信號的電子偵察研究19-21
• 1.2.3 多分量信號參數(shù)估計21-23
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排23-26
• 第二章 MIMO雷達信號及偵收模型26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 MIMO雷達正交發(fā)射信號26-28
• 2.2.1 MIMO雷達正交頻分復用單脈沖信號26-27
• 2.2.2 MIMO雷達正交頻分復用線性調(diào)頻信號27-28
• 2.2.3 MIMO雷達正交多相編碼信號28
• 2.3 MIMO雷達信號偵收模型28-35
• 2.3.1 對集中式MIMO雷達信號的單通道偵收模型29-31
• 2.3.2 對分布式MIMO雷達信號的陣列偵收模型31-33
• 2.3.3 對分布式MIMO雷達信號的組網(wǎng)式偵收模型33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 集中式MIMO雷達信號調(diào)制類型識別36-63
• 3.1 引言36
• 3.2 基于模糊函數(shù)的集中式MIMO雷達信號調(diào)制識別36-52
• 3.2.1 集中式MIMO雷達信號模糊函數(shù)及其模值36-44
• 3.2.2 特征參數(shù)及識別流程44-49
• 3.2.3 仿真結(jié)果49-51
• 3.2.4 結(jié)論51-52
• 3.3 基于高階統(tǒng)計量的集中式MIMO雷達信號調(diào)制識別52-62
• 3.3.1 高階矩及高階累積量52-53
• 3.3.2 集中式MIMO雷達信號的高階統(tǒng)計特性53-56
• 3.3.3 特征參數(shù)及識別流程56-60
• 3.3.4 仿真結(jié)果60-61
• 3.3.5 結(jié)論61-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 第四章 集中式MIMO雷達信號參數(shù)估計63-91
• 4.1 引言63
• 4.2 集中式MIMO雷達OFDM-MP信號參數(shù)估計63-70
• 4.2.1 極大似然估計64-65
• 4.2.2 多分量聯(lián)合參數(shù)估計65-68
• 4.2.3 仿真結(jié)果68-70
• 4.2.4 結(jié)論70
• 4.3 集中式MIMO雷達OFDM-LFM信號參數(shù)估計70-82
• 4.3.1 多分量Wigner-Hough變換71-73
• 4.3.2 調(diào)制參數(shù)粗估計73-75
• 4.3.3 性能分析75-80
• 4.3.4 仿真結(jié)果80-82
• 4.3.5 結(jié)論82
• 4.4 集中式MIMO雷達OPPC信號參數(shù)估計82-89
• 4.4.1 循環(huán)自相關(guān)函數(shù)和譜相關(guān)密度函數(shù)82-83
• 4.4.2 參數(shù)估計算法原理83-88
• 4.4.3 仿真結(jié)果88-89
• 4.4.4 結(jié)論89
• 4.5 本章小結(jié)89-91
• 第五章 基于空域濾波的分布式MIMO雷達信號參數(shù)估計91-113
• 5.1 引言91
• 5.2 對分布式MIMO雷達信號的空域分離91-100
• 5.2.1 空間相位估計91-93
• 5.2.2 多分量信號空域分離93-95
• 5.2.3 仿真結(jié)果95-100
• 5.2.4 結(jié)論100
• 5.3 空域濾波后OFDM-MP信號處理100-107
• 5.3.1 信號模型100-101
• 5.3.2 多MP信號檢測與參數(shù)估計101-105
• 5.3.3 仿真結(jié)果105-107
• 5.3.4 結(jié)論107
• 5.4 空域濾波后OFDM-LFM信號處理107-112
• 5.4.1 信號模型107-108
• 5.4.2 多LFM信號檢測與參數(shù)估計108-110
• 5.4.3 仿真結(jié)果110-112
• 5.4.4 結(jié)論112
• 5.5 本章小結(jié)112-113
• 第六章 對分布式MIMO雷達信號的組網(wǎng)式偵收處理113-130
• 6.1 引言113
• 6.2 多偵收站信號處理流程113-116
• 6.2.1 單站獨立偵收113-114
• 6.2.2 多站協(xié)同偵收114-116
• 6.3 時差分選116-129
• 6.3.1 時差分選算法原理116-120
• 6.3.2 時差分選對分布式MIMO雷達信號適用性分析120-121
• 6.3.3 TOA測量算法121-124
• 6.3.4 時差分選算法改進124-125
• 6.3.5 仿真結(jié)果125-129
• 6.4 小結(jié)129-130
• 第七章 結(jié)論130-134
• 7.1 本文的主要工作及其意義130-132
• 7.2 下一步的主要工作132-134
• 附錄134-138
• 附錄A. 對OFDM-MP信號參數(shù)估計的CRLB134-136
• 附錄B. MWHT的參數(shù)估計誤差推導136-137
• 附錄C. WHT對單分量LFM信號參數(shù)估計誤差137-138
• 致謝138-139
• 參考文獻139-148
• 攻博期間取得的研究成果148-150

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本文編號：689143