MIMO雷达发射波形设计及信号处理技术研究

论文摘要

波形设计问题是MIMO雷达的关键技术。MIMO雷达一般采用正交波形,如正交多相编码信号或正交离散频率编码信号,以满足各发射信号在空间相干叠加不形成方向图,实现全空域探测的目的。但是,在目标方位已知,为了提高探测精度,或者跟踪模式下,正交信号已经不是较好的选择。在这种情况下,我们可以发射介于完全相关信号和正交信号之间的部分相关信号,通过灵活选择发射信号,来合成任意形状的发射波束图。本文首先研究了MIMO雷达的信号处理方法,包括匹配滤波和接收波束合成,并在此基础上将MIMO雷达与综合脉冲与孔径雷达(SIAR)进行了比较。其次,介绍了基于发射波束图的波形设计方法。其基本思想是根据期望波束图来逼近信号的互相关矩阵,然后再逆推出发射信号矩阵。本文对梯度搜索算法和优化方差法进行了研究和仿真分析。在期望波束宽度适中的情况下,该两种方法都是有效的波形设计方法。同时,本文对MIMO雷达的正交波形设计方法也做了研究。研究和仿真分析了常用的正交多相编码信号的特性。最后,结合某研究课题,完成了SIAR的数字波束合成、脉冲综合、脉冲压缩算法的具体工程实现,并设计数据处理流程和时序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 研究现状及发展
• 1.3 论文的内容及安排
• 第二章 MIMO雷达的基本原理及其信号处理
• 2.1 MIMO雷达的基本原理
• 2.2 MIMO雷达的信号处理方法
• 2.2.1 匹配滤波器
• 2.2.2 接收波束合成
• 2.3 MIMO雷达与SIAR信号处理比较
• 2.3.1 信号模型
• 2.3.2 MIMO雷达信号处理过程
• 2.3.3 SIAR信号处理过程
• 2.4 MIMO雷达与SIAR计算量比较
• 2.4.1 MIMO雷达信号处理计算量分析
• 2.4.2 SIAR信号处理计算量分析
• 2.5 仿真结果
• 第三章 基于发射波束图的波形设计方法
• 3.1 引言
• 3.2 MIMO雷达发射波束图
• 3.3 梯度搜索法
• 3.4 优化方差法
• 3.5 仿真与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 正交编码信号波形设计
• 4.1 信号模型
• 4.2 正交多相编码信号
• 4.3 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 DBF和脉冲综合（压缩）的工程实现
• 5.1 引言
• 5.2 信号处理硬件平台的构建
• 5.3 DBF和脉冲压缩的实现
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果