MIMO雷达发展现状与趋势

MIMO雷达是近年引入雷达领域的一种性能改善的新体制雷达.在对MIMO雷达的发展现状进行研究后,介绍了其工作原理及相关分类.提出了将MIMO技术与现有雷达系统相结合的应用路线.它能够有效解决现有雷达系统中的一些固有难题.最后根据MI-MO雷达的发展趋势,提出了今后MIMO雷达应用方向.     

基于快速极坐标格式算法的MIMO雷达虚拟孔径成像

针对共址多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）雷达在单次快拍下的虚拟孔径成像问题,分析了MIMO雷达虚拟合成阵列,建立了MIMO雷达极坐标格式波数域回波模型,分析了基于距离向和方位向尺度变换的空间谱转化,指出MIMO雷达方位向尺度变换不再是Keystone变换,提出了一种新的MIMO雷达快速极坐标格式成像算法。仿真表明了该文方法的有效性。     

对抗MIMO雷达的低截获干扰信号设计

研究MIMO雷达的干扰信号设计方法,在保证对雷达的信干噪比小于雷达可检测目标门限的前提下,最小化干扰信号的功率,从而使干扰信号难以被截获,有效节省了干扰资源.通过分析MIMO雷达信号模型,假设MIMO雷达采用非匹配滤波器对干扰和噪声进行抑制,推导了MIMO雷达输出信干噪比的表达式,将其作为干扰信号设计的约束条件,最小化干扰信号总功率,得到了干扰信号功率优化分配的方法.仿真结果表明,相比较于未进行干扰功率优化设计的干扰信号,在达到相同信干噪比的情况下,此方法可以有效降低干扰总功率.     

多载频MIMO汽车雷达ESPRIT-MUSIC快速联合算法

为提高汽车防撞雷达测角反应速度,结合ESPRIT和MUSIC算法的优点,提出一种多载频MIMO汽车雷达ESPRIT-MUSIC快速联合算法。方法通过采用MIMO雷达产生虚拟阵列来减小系统体积。首先利用ESPRIT算法粗估目标角度,然后通过MUSIC算法在粗估角度附近进行谱峰搜索,精确估计目标位置。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

新体制天波超视距雷达的发展与研究

从天波超视距雷达的功能组成与特性出发,就当前天波超视距雷达在系统结构、信号处理等方面存在的问题进行了整理分析,提出了传统天波超视距雷达的改进方法与思路,总结了当前新体制天波超视距雷达的研究进展与热点,对比了两种MIMO（Multiple\|Input Multiple\|Output, MIMO）体制天波雷达特点,重点研究了基于多输入多输出(MIMO)体制与二维阵列的新体制天波超视距雷达,并对相应关键技术与解决方案进行了深入研究与分析,最后指出了其需要解决的问题与发展方向。     

MIMO雷达的MTI处理及性能分析

针对传统双基地雷达MTI处理对切向飞行目标失效的缺陷,探讨了新体制MIMO雷达MTI处理的性能优势.首先分析了目标飞行方向对传统体制雷达MTI处理改善因子的影响,然后针对非起伏目标,导出了MIMO雷达MTI处理改善因子的计算表达式,最后进行了仿真分析.仿真结果表明,对以任意角度飞行的目标,MIMO雷达MTI处理均可获得较高的改善因子.     

双基地MIMO雷达多目标角度和多普勒频率联合估计

将MIMO思想和双基地雷达结合起来,根据信号模型,提出一种双基地MIMO雷达空间中的多目标角度和多普勒频率估计算法,该算法不涉及多维非线性谱峰搜索,只进行特征值分解,运算量小且估计的参数可以自动配对,理论分析及仿真实验结果表明了该方法的正确性和可行性。     

机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

针对机载MIMO雷达在未知统计特性杂波时的目标检测问题,首先提出自适应匹配滤波检测器(MI-MO Adaptive matched filter,MIMO-AMF),利用MIMO雷达的空间分集特性提高检测性能,并推导出检测概率和虚警概率表达式.然后,基于MIMO雷达杂波协方差矩阵的块对角特性,给出一种简化MIMO-AMF检测器,大大减小MIMO-AMF的计算复杂度,同时降低对参考单元数目的要求,并在只有两个接收雷达单元的情形下,推导出简化AMF检测性能的表达式.结果表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,能够在未知杂波背景下有效的检测目标.     

基于对角加载的机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

研究了基于自适应匹配滤波(Adaptive Matched Filter, AMF)的机载MIMO雷达目标检测问题。针对参考单元数据不足对MIMO\|AMF检测器性能的影响,提出了基于对角加载的MIMO雷达AMF(MIMO\|LAMF)检测器,并对其检测性能进行分析,给出虚警概率和检测概率的闭合表达式。该检测器利用机载MIMO雷达杂波子空间低秩的特点和对角加载技术,解决了因参考数据不足所引起的矩阵病态问题。为了减少MIMO\|LAMF检测器的运算量,在分析杂波协方差矩阵块对角化特性的基础上,给出一种简化MIMO\|LAMF检测器。理论分析和仿真结果都表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,检测性能优于MIMO\|AMF检测器。
     

GNSS无源 MIMO雷达系统及其探测性能分析

提出一种综合使用多GNSS系统可用导航卫星信号源和基于MIMO信号处理体制的无源多基地雷达系统结构,利用M IM O处理获得的空间分集增益来改善雷达探测性能。分析了系统的可用信号源情况,讨论了系统中前向散射区的确定和目标前向散射RCS的计算问题,在此基础上,对基于GNSS信号的无源MIMO雷达系统的探测性能进行了深入研究并给出了仿真计算结论。     

一种分布式阵列波达方向估计方法

针对分布式MIMO雷达中的DOA估计问题,提出一种基于分布式子阵列作为发射,密布阵作为接收的DOA估计方法。发射阵元间隔为接收孔径大小。利用发射作为辅助提高阵列自由度,扩展阵列孔径,推导了DOA估计的过程。与密布阵MIMO雷达不同,在空间分集MIMO雷达中提高自由度并扩展阵列孔径。仿真结果表明了算法的正确性和有效性。     

一种单基地MIMO雷达多目标DOA估计算法研究

基于有特殊阵列配置的单基地多输入多输出（MIMO）雷达,提出了一种用于多目标波迭方向（DOA）估计的虚拟阵列Toeplitz重构（VATR）算法。利用MIMO雷达发射信号的正交特性将阵列有效阵元数和孔径同时扩展,可估计更多的目标。研究表明：与发射分集平滑（TDS）和虚拟子阵平滑（VSS）算法相比,VATR算法有更强的阵元节省能力和更好的统计估计性能。仿真结果证明了VATR算法理论的正确性和有效性。     

一种多尺度稀疏极化敏感阵列及其DOA估计方法

针对单个电磁矢量传感器(SS-EMVS)的孔径受限和传统稀疏阵列无法提供目标极化信息的问题,结合分离式电磁矢量传感器和稀疏阵列,提出了一种由SS-EMVS组成的多尺度稀疏极化敏感阵列。该阵列的阵列单元为1个完整的分离式电磁矢量传感器,沿y轴分布,整个阵列按阵元间距分为2个均匀子阵,而且这2个阵元间距都可以大于入射信号的半波长,从而构造一个多尺度稀疏极化敏感阵列以得到目标波达方向(DOA)的高精度估计值。该阵列结合了SS-EMVS可降低阵元互耦和稀疏阵列可扩大阵列孔径的优点,提高了目标DOA估计精度的同时降低了阵元互耦,并且对噪声也具备较好的鲁棒性。而在算法上,首先利用矢量叉积算法得到目标方向余弦的低精度无模糊估计值;其次根据2个子阵的空域旋转不变性得到目标方向余弦的高精度模糊估计值,针对这些方向余弦的估计值提出了一种多尺度解模糊算法,可得到目标方向余弦的高精度无模糊估计值;最后经过运算得到目标的高精度DOA的估计结果。仿真结果证明了所提阵列和算法的有效性。该阵列可应用于某些空间受限的实际应用场合中,如安装在飞行器上的传感器阵列,从而发挥电磁矢量传感器的单天线多分量的特点,也可以与MIMO雷达进行结合,借助极化信息提高雷达系统的检测性能和目标二维DOA的估计精度。     

集中式多输入多输出雷达信号盲分离算法研究

在电子对抗领域,对集中式多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达的信号侦察和分选是一个难点。提出采用盲分离（Blind Source Separation, BSS）算法中的非圆复信号快速独立分量分析（Noncircular Complex Fast ICA, NC FastICA）对MIMO雷达进行信号分选。为了满足盲分离算法的应用条件,提出一种在多视角观测位置采集雷达信号的侦察方法来构建可分离的满秩混合矩阵。仿真结果表明,对相位编码、离散频率编码等典型正交波形进行等角度间隔采样和盲分离时,无论是否存在幅度起伏,在信噪比为10dB时均可以达到低于-14dB的正交波形分离度,对分离后的波形进行相关性对比和时频分析的结果也验证了本文方法的有效性。     

基于MIMO圆阵雷达的二维DOA估计新算法

基于对均匀圆阵导向矢量的分析,将四元均匀圆阵作为多输入多输出(MIMO)雷达的发射阵,通过构造相应的二阶统计量并对其进行联合对角化获得了目标方位角和俯仰角的闭式解,以实现存在角度兼并时目标的二维到达方向(DOA)的估计,并保持原DOA矩阵方法无需二维谱峰搜索和参数配对等优点。仿真结果证明算法正确、可行。