冲击杂波下的MIMO雷达DOA估计方法

研究了对称α稳定分布(SαS)冲击杂波下的多输入多输出（MIMO）雷达目标波达方向（DOA）估计问题,分别提出基于分数低阶最小方差无畸变响应(FrMVDR)的MIMO雷达DOA估计算法和无穷范数归一化最小方差无畸变响应（Inf-MVDR)算法。FrMVDR算法,首先进行冲击杂波特征指数的估计,然后使MIMO雷达接收阵列的分数低阶输出功率最小,实现MIMO雷达的DOA估计。为了避免FrMVDR算法对杂波特征指数估计,提出Inf-MVDR算法,首先用无穷范数对接收信号进行归一化处理,使归一化后的阵列输出功率有界,继而采用传统MVDR算法进行DOA估计。计算机仿真验证了上述两种算法的有效性;同时仿真结果还表明在冲击杂波下,MIMO雷达的空间分集特性可显著提高DOA估计的精度。     

波形分集MIMO STAP雷达的灵敏度(英文)

空时自适应处理(STAP)是一种有效的机载雷达地杂波抑制方法,多输入多输出(MIMO)雷达是一种性能优于传统雷达的新体制雷达,近期STAP被应用于MIMO雷达以提高性能。MIMO雷达所发射的波形可以彼此相关或不相关。针对波形分集MIMO雷达的STAP处理,提出了一种统一的信号模型,基于此模型,将STAP的性能表示为波形协方差矩阵(WCM)的函数。对波形的影响进行了研究,证明灵敏度(即最大可检测距离)与WCM的最大特征值成正比。理论分析和仿真结果验证了波形对MIMO STAP雷达灵敏度的影响,相关结论可应用于波形的折中设计,以获得最佳系统性能。     

MIMO雷达DOA估计阵列设计

 多输入多输出（MIMO）雷达的关键技术之一是天线阵列的设计。由于MIMO雷达同时增加了收发两端的相位中心,使得系统具有更高的空间分辨率和更多的自由度。论文从接收信号模型出发,对MIMO雷达发射正交信号的等效阵列进行了讨论,以波达方向估计为目标提出了一种MIMO雷达天线阵的设计方法,通过抛物线理论得出了收发组合的唯一性和合理性,然后通过分析各种收发组合给出了发射阵元的最佳间隔设置。推导了几种情景下的MIMO收发阵列最佳设计解析解,最后进行了仿真实验。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于多载频MIMO雷达的Radon-Fourier变换盲速旁瓣抑制

 长时间相干积累方法Radon-Fourier变换(RFT)中盲速旁瓣(BSSL)现象会导致雷达虚警增加、目标检测性能降低。针对BSSL问题,给出了一种基于多输入多输出(MIMO)雷达多载频设计的BSSL抑制方法。首先根据载频与BSSL分布的关系,详细推导了BSSL不交叠的约束条件;然后基于该约束条件给出了具体的载频设计公式。利用设计的载频可得到具有不交叠BSSL的两个RFT输出,通过联合处理这两个RFT输出,可实现BSSL抑制。给出了BSSL抑制性能的评价方法。理论分析和数值实验结果表明,本文算法能够在不降低RFT相干积累性能的同时,有效实现BSSL抑制。     

二维嵌套混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计

针对二维混合多输入多输出（MIMO）相控阵雷达发射阵列子阵分割带来的自由度损失问题,提出一种基于二维嵌套阵列的二维混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计新方法。首先,给出一种由稀疏阵列和密集阵列构成的嵌套阵接收阵列的二维混合MIMO相控阵雷达信号模型;其次,通过对接收信号的协方差矩阵进行Khatri-Rao乘积处理,得到阵元位置差的差异阵列,形成接收阵元数目的虚拟扩展;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计。仿真实验表明,与传统二维混合MIMO相控阵雷达相比,所提方法在不增加实际阵元数目的情况下可以有效扩展虚拟阵元数目,提高雷达阵列自由度,进而提高二维混合MIMO相控阵雷达波达方向估计精度。     

一种MIMO雷达幅相误差估计方法

 针对单基地相关多输入多输出(MIMO)雷达中存在的阵列幅相误差问题进行了研究。给出了单基地相关MIMO雷达的阵列模型,并提出了一种MIMO雷达幅相误差估计方法。利用发射正交信号对阵列接收信号进行匹配滤波,可分离得到类似传统阵列的"虚拟阵列",利用分时信源数据将该阵列中真实导向矢量中信源波达方向(DOA)引起的相位与幅相误差分离开,通过构造代价函数得到波达方向估计值,进而分别得到发射阵与接收阵的幅相误差的估计值,同时给出了误差引入量分析。最后通过仿真验证了该方法的有效性。本文介绍的方法简单可行,适用于任意构型MIMO雷达的幅相误差估计。     

基于多级维纳滤波的双基地MIMO雷达多目标定位方法

为了降低双基地多输入多输出(MIMO)雷达目标定位过程中的计算复杂度,避免进行占主要计算量的协方差矩阵特征值分解或奇异值分解和二维空间谱的峰值搜索,将多级维纳滤波(MSWF)应用于双基地MIMO雷达多目标定位的研究中。利用MSWF的前向递推原理,得到信号子空间;然后利用ESPRIT算法估计发射角(DOD)和接收角(DOA),且DOD和DOA自动配对,实现了多目标交叉定位。分析了本文算法和ESPRIT算法的计算复杂度,并通过仿真实验及性能分析验证本文算法的有效性。理论分析和实验结果表明:本文算法在保证二维方位角估计性能的基础上,显著地降低了计算复杂度,缩短了运算时间,更加符合MIMO雷达信号实时处理的要求。     

MIMO雷达中一种降维MUSIC的相干角度估计算法

研究单快拍下双基地多输入多输出（Multiple—InputMultiple-Output,MIMO）雷达中相干信源的离开角（Directionofdeparture,DOD）与到达角（directionofarrival,DOA）联合估计问题。利用单快拍下双基地MIMO雷达的接收信号构造一组Toeplitz矩阵,利用这组ToepIitz矩阵重构一个信号矩阵,提出一种基于降维多重信号分类（ReducedDimensionMultipleSignalClassification,RD-MUSIC）的DOD与DOA联合估计算法。提出的算法能够有效估计相干信源以及非相干信源的角度,实现角度的自动配对,并且角度估计性能远优于FBSS—ESPRIT算法以及ESPRIT-like算法。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于杂波子空间估计的MIMO雷达降维STAP研究

 多输入多输出(MIMO)雷达是近年来出现的一种新体制雷达,针对MIMO体制的机载雷达开展空时自适应处理（STAP）技术研究是值得进一步努力的方向。本文研究了机载MIMO雷达STAP技术的降维算法,通过对STAP技术杂波抑制原理进行分析,推导并得到一种基于杂波子空间的降维算法。结合扁长椭球波函数（PSWF）的特点,提出了一种基于杂波子空间估计的降维算法,并与若干降维算法的杂波抑制性能进行比较。结果表明,当存在阵元幅相误差时,该算法在保持杂波抑制性能的同时能够有效地降低STAP算法的运算量。     

机载MIMO雷达空时自适应杂波对消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波分布呈现空时耦合特性,提出一种空时自适应杂波对消器.利用机载MIMO雷达的脉冲回波数据,构造杂波对消器的系数矩阵.通过空时自适应杂波对消器的预处理,可以有效地抑制杂波,并通过与常规空时处理算法的级联,最终可以有效提高动目标的检测性能.实现了由传统地基雷达杂波对消器向机载运动平台的推广.仿真结果表明,这种自适应杂波对消器不仅适用于正侧视雷达,对于非正侧视雷达也同样适用.     

Sensitivity of MIMO STAP Radar with Waveform Diversity

Space-time adaptive processing (STAP) is an effective method adopted in airborne radar to suppress ground clutter. Multiple-input multiple-output (MIMO) radar is a new radar concept and has superiority over conventional radars. Recent proposals have been applying STAP in MIMO configuration to the improvement of the performance of conventional radars. As waveforms transmitted by MIMO radar can be correlated or uncorrelated with each other, this article develops a unified signal model incorporating waveforms for STAP in MIMO radar with waveform diversity. Through this framework, STAP performances are expressed as functions of the waveform covariance matrix (WCM). Then, effects of waveforms can be investigated. The sensitivity, i.e., the maximum range detectable, is shown to be proportional to the maximum eigenvalue of WCM. Both theoretical studies and numerical simulation examples illustrate the waveform effects on the sensitivity of MIMO STAP radar, based on which we can make better trade-off between waveforms to achieve optimal system performance.     

Radar Handbook, 3rd Edition (M.I. Skolnik, Ed; 2008) [Book Review]

Thirty eight radar experts contribute to this edition, which includes six completely new chapters on the following topics: ground penetrating radar; remote sensing with radar on satellites; multifunctional radar systems for fighter aircraft (MFAR); digital signal processing for radar; civil marine radar; and propagation. Each chapter contains references, ranging from 10 to 197, with a median of 71. The index runs 18 pages printed in double columns, but is not necessarily complete. Some topics, such as MIMO radar and long range radars to track satellites and ballistic missiles, will have to wait for a 4th edition. This text is the most authoritative, broadest, and deepest single volume on radar. The emphasis is on real world performance and real hardware that has been tested and works successfully in the real world, and the physics relevant to radar systems, as well as radar system engineering cost tradeoffs.     

基于三迭代与二阶锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于三迭代(TRIA)与二阶锥规划(SOCP)的稳健降维MIMO-STAP方法。首先将MIMO-STAP权矢量分解为发射、接收、多普勒3个低维权矢量的Kronecker积,然后分别限定实际发射、接收、多普勒导向矢量与假定导向矢量之间的误差范数边界,通过优化最差性能,利用SOCP对各个低维权矢量进行三迭代求解,最后进行权矢量合成。该方法在保证机载MIMO雷达获取稳健STAP性能的同时,通过三迭代降维处理,能够有效降低训练样本数需求与运算复杂度,因此更具有实际应用价值。仿真结果验证了算法的有效性。     

小波变换在雷达信号检测中的应用

小波分析已经成为目前雷达信号去噪的主要方法之一。通过对小波去噪问题的描述,揭示了小波去噪的滤波特性;分别阐述了目前雷达信号检测中常用的4类小波去噪方法并进行性能分析;对雷达信号的小波检测方法提出了展望。     

Coherent Doppler tomography-a technique for narrow band SAR

Some concerns regarding a technique of narrowband synthetic aperture radar (N-SAR) imaging called coherent Doppler tomography (CDT), which may be a good candidate for spaceborne applications, are addressed. Using a single-frequency signal, are addressed. Using a single-frequency signal, resolution of two tenths of a wavelength can be achieved in the point spread function if the radar platform circles the ground path to be imaged. However, the high sidelobe level of -8-dB in the point spread function results in an unacceptable dynamic range. To reduce the sidelobe level, two approaches are presented: coherent processing using multiple discrete frequencies and noncoherent subaperture processing. Simulation results demonstrate that the sidelobe level is substantially reduced by both methods. However, the resolution is degraded and the computational overhead is greatly increased for noncoherent subaperture processing. Also presented is a possible satellite geometry configuration that could utilize N-SAR processing to provide high-resolution global mapping capability