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正交波形MIMO雷达中信号处理与仿真实验研究

2020-11-30阅读(412)

正交波形MIMO雷达中信号处理与仿真实验研究

论文摘要

正交波形体制的相控阵雷达也即MIMO雷达,是相控阵雷达系统的进一步发展。传统相控阵雷达的信号高度相关可以实现相干处理,而正交波形体制的MIMO雷达沿俯仰方向将阵面分成若干个子阵,发射相互正交的波形,在空间形成低增益的宽波束。MIMO雷达体制带来了一些性能的改善,如可提高雷达抗截获性能,提高对目标的速度分辨能力,提高强杂波背景中探测低速目标的能力,改善强杂波背景中检测弱目标的能力等。本文对MIMO雷达正交波形特征及信号处理中信号检测问题进行了研究,主要包括以下内容:首先研究和分析了MIMO雷达基本原理及特点,以及MIMO雷达相对于传统相控阵雷达的优点。其次,介绍了适用于MIMO雷达的三种正交信号:正交频分线性调频波形（OFDM-LFM）信号,正交多相编码信号和正交频率编码信号。重点分析了OFDM-LFM信号的基本特征,并详细讨论了OFDM-LFM信号在MIMO雷达中的参数设置问题,提出依据不同工作状态下选择参数的结论。对MIMO雷达的接收信号处理流程也进行了分析,并根据OFDM-LFM综合信号特有的“距离-方向耦合效应”,提出了简化处理流程,降低了工程复杂度。另外,对三种波形下的距离分辨进行了仿真分析,且得出OFDM-LFM信号在MIMO下有宽带分辨的效果。再次,对雷达动目标检测（MTD）和恒虚警率检测（CFAR）原理进行了研究,比较了不同杂波环境中不同CFAR处理算法的性能;并且对MIMO雷达中的速度分辨、强杂波中低速目标检测以及ADC对检测性能影响等具体检测问题进行了研究。通过仿真验证了MIMO雷达在这些方面的优越性能。论文最后介绍了MIMO雷达仿真实验平台的构建。包括信号产生、发射、信号处理及检测等模块,其中重点介绍了检测部分动目标检测（MTD）、恒虚警率处理（CFAR）和检测判决模块的设计和实现,并且通过仿真平台给出了MIMO雷达的主要仿真结果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 历史与现状
  • 1.3 本文主要工作
  • 第二章 MIMO 雷达基本原理及其特点
  • 2.1 MIMO 雷达基本原理
  • 2.2 MIMO 雷达主要特点
  • 第三章 MIMO 雷达中正交波形性能及接收机信号处理
  • 3.1 MIMO 雷达中几种正交信号分析
  • 3.1.1 OFDM-LFM 信号原理及性能
  • 3.1.2 正交多相编码信号原理及性能
  • 3.1.3 正交频率编码信号原理及性能
  • 3.2 MIMO 雷达信号接收机处理
  • 3.2.1 MIMO 雷达信号处理综述
  • 3.2.2 MIMO 雷达接收信号
  • 3.2.3 MIMO 雷达信号处理中匹配滤波
  • 3.2.4 MIMO 雷达信号处理中波束形成
  • 3.3 OFDM-LFM 信号特征分析
  • 3.3.1 OFDM-LFM 信号参数选择问题
  • 3.3.2 OFDM-LFM 信号的方向距离耦合作用
  • 3.4 MIMO 雷达中信号的距离分辨能力
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 MIMO 雷达信号处理中的检测技术
  • 4.1 MIMO 雷达的目标检测原理
  • 4.1.1 动目标显示MTI 处理
  • 4.1.2 动目标检测MTD 处理
  • 4.1.3 恒虚警率检测CFAR 处理
  • 4.2 MIMO 雷达中的检测问题研究
  • 4.2.1 MIMO 雷达中的速度分辨问题
  • 4.2.2 MIMO 雷达中的低速目标检测问题
  • 4.2.3 ADC 量化对MIMO 雷达检测性能的影响
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 MIMO 雷达信号处理仿真平台设计
  • 5.1 MIMO 雷达总体系统仿真平台
  • 5.1.1 平台总体结构和系统要求
  • 5.1.2 仿真平台方案设计
  • 5.2 MIMO 雷达系统检测模块设计
  • 5.2.1 动目标检测处理模块
  • 5.2.2 恒虚警率处理模块
  • 5.2.3 检测判决模块
  • 5.2.4 系统中的仿真结果
  • 5.3 MIMO 雷达系统仿真平台主要结果
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 全文总结及展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的研究成果

    • 相关论文文献

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