機載MIMO雷達空時信號處理研究.pdf

1、多輸入多輸出（multiple-input multiple-out，MIMO）雷達自從提出以來，受到了雷達研究人員的極大關注，使得MIMO雷達相關理論迅速完善，現(xiàn)有研究已表明MIMO雷達相比于相控陣雷達在目標探測、參數(shù)估計等方面具有明顯優(yōu)勢。本文圍繞機載MIMO雷達展開研究，主要工作和貢獻為：
　　（1）研究了MIMO雷達陣列結(jié)構(gòu)及等效收發(fā)波束形成
　　MIMO雷達陣列結(jié)構(gòu)相比于相控陣雷達具有更大的靈活性，本文詳細分析了M

2、IMO雷達各種陣列結(jié)構(gòu)，討論了各種陣列結(jié)構(gòu)的特點。采用模擬退火方法提出一種MIMO雷達稀疏陣優(yōu)化方法。由于分子陣MIMO雷達的重要性，給出了分子陣發(fā)射MIMO雷達等效收發(fā)波束形成方法。如何公平對比MIMO雷達和相控陣雷達是一個重要話題，也是分析MIMO雷達是否具有優(yōu)勢的基礎，本文推導了MIMO雷達和相控陣雷達波束形成后輸出信噪比（signal to noise ratio, SNR）的關系，得到MIMO雷達與相控陣雷達公平對比的條件應設

3、置如下：收發(fā)陣列的陣元個數(shù)應相同，且MIMO雷達在一個相干處理周期（coherent processing interval, CPI）發(fā)射相干脈沖個數(shù)應等于相控陣雷達發(fā)射相干脈沖個數(shù)乘以MIMO雷達發(fā)射的正交信號個數(shù)。
　?。?）分子陣MIMO雷達雜波秩估計方法
　　建立了機載MIMO雷達回波模型，討論了雜波秩的概念及其重要性。由于分子陣MIMO雷達兼具了相控陣雷達和MIMO雷達的優(yōu)勢，同時能夠降低產(chǎn)生正交信號及信號處理的

4、系統(tǒng)復雜度，所以分子陣MIMO雷達更可能應用于工程中。本文提出了分子陣MIMO雷達雜波秩的估計方法，為分子陣MIMO雷達空時自適應處理（space time adaptive proccessing，STAP）算法設計提供了一定的理論依據(jù)。鑒于已有雜波秩估計方法對于MIMO稀疏陣的某些情況不再適用，本文給出了機載MIMO雷達稀疏陣雜波秩估計方法。
　?。?）機載MIMO雷達降秩STAP算法
　　介紹了機載雷達STAP算法基本

5、原理，討論了機載MIMO雷達降秩STAP算法，給出了機載MIMO雷達應用主分量法（principal component, PC）、互譜法（cross spectral metric, CSM）以及多級維納濾波（multi-stage wiener filter, MSWF）三種降秩STAP算法的原理，并比較了機載MIMO雷達應用不同降秩STAP算法的性能。（4）機載MIMO雷達降維STAP算法
　　討論了空-時域STAP算法與變

6、換域STAP算法的等價性，介紹了相控陣雷達中幾種經(jīng)典的STAP算法。由于MIMO雷達靈活的陣列配置和等效波束形成能力，傳統(tǒng)相控陣雷達STAP算法難于直接應用于MIMO雷達中，基于局域化聯(lián)合處理（jointdomainlocalized, JDL）STAP算法，本文提出的MIMO雷達降維STAP的相鄰輔助波束選擇方法，可以應用于MIMO雷達緊湊布陣、部分稀疏布陣以及規(guī)則稀疏布陣三種情況。另外，由于分子陣MIMO雷達可看作是部分稀疏布陣的特

7、例，所以該方法同樣可應用于分子陣MIMO雷達中，本文討論了子陣級MIMO雷達降維STAP算法的輔助波束選擇算法。
　?。?）一種波束域后多普勒降維STAP算法最佳輔助通道選擇方法
　　受CSM算法啟發(fā)，提出一種最佳通道法（best channel method, BCM）算法，通過評估每個角度-多普勒通道對于輸出信雜噪比（signal to clutter-noise ratio, SCNR）的影響，選擇影響最大的若干角度-