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。     

非圆实信号MIMO雷达中基于实值ESPRIT的角度估计

研究单基地多输入多输出(MIMO)雷达中的波达角(DOA)估计问题,提出了一种基于非圆(NC)实信号的实值旋转不变性信号参数估计(ESPRIT)算法.首先对接收信号进行降维变换,降低运算复杂度;之后根据非圆实信号特性构造中心Hermitian对称矩阵,通过酉(Unitary)变换将复数运算转为实数,进一步降低复杂度;最后根据ESPRIT得到角度估计.该算法无需谱峰搜索,运算复杂度较NC ESPRIT和Unitary ESPRIT大大降低,且该算法的角度估计性能优于后两种算法.论文分析了所提算法的复杂度,并推导了克拉美-罗界(CRB).仿真结果验证了该算法的有效性.     

双反射面信道中6极化MIMO信道特性

为研究双反射面信道中多径丰富程度对6极化多输入多输出系统(HPMIMO)信道容量和特征值的影响,设计了一个工作于28GHz的共点正交的双极化天线,此天线由一个电偶极子和一个环天线组成,并以此天线为基本单元,得到了一个虚拟的共点正交6极化MIMO天线.从计算结果中发现,随着两个反射面间夹角的减小,信道中的多径数目逐渐增加,对应的信道容量也逐渐增加,可达到单极化系统信道容量的2.47~5.10倍.夹角为0°时多径数目趋于无穷的情况比自由空间(FS)和夹角为180°等多径较少的情况下的6极化MIMO信道容量会有30%~45%的增加.此外,在自由空间信道和双反射面信道中,6极化MIMO信道矩阵都会得到6个非零特征值,但在多径数目较少时,有一些特征值会接近于0.因此,为了获得足够高的信道复用和分集增益,多极化MIMO天线需要工作在多径较为丰富的信道中.      

基于稀疏随机阵列配置的CS-MIMO雷达感知矩阵构造

压缩感知(CS)理论中的感知矩阵在观测数据获取和信号重建过程中起关键性作用。目前,大部分研究通过引入高斯随机矩阵作为测量矩阵实现压缩观测,这类测量矩阵对硬件要求很高,工程实现困难。提出了一种基于稀疏随机阵列配置的压缩感知-多输入多输出(CS-MIMO)雷达中的感知矩阵构造方法,当MIMO雷达阵元配置为满足某种概率分布的稀疏随机阵列时,发射与接收导引矢量的Kronecker积能够起到压缩测量的作用。从理论上分析了所构造的感知矩阵的归一化互相关系数、Gram矩阵以及阵列方向图之间的内在联系,并证明了当随机阵元位置满足均匀分布时所构造的感知矩阵满足压缩感知重构条件。在这种稀疏随机阵列配置方式下,既可以避免额外引入随机测量矩阵,又能减少所需的阵元个数,从而大大降低CS-MIMO雷达系统复杂度。仿真实验表明,该方法具有较低的感知矩阵归一化互相关系数,与满阵CS-MIMO雷达相比能够在减少阵元个数的同时获得良好的重构性能,且使重构所需运算量大大降低。     

双基地MIMO雷达收发角和径向速度联合估计

在双基地MIMO雷达信号模型基础上,提出一种新的目标收发角和径向速度联合估计方法。该方法首先将三参数估计问题转化为非对称联合对角化问题,然后采用最小二乘循环算法对其求解,估计收发导向矩阵和速度矩阵,最后利用谱分析算法恢复收发角和径向速度。同时采用截断高阶奇异值分解(THOSVD)对数据进行压缩处理,减小运算量。该方法充分利用匹配滤波输出的所有信息,无需二维谱峰搜索,每次循环均可得到精确的闭式解。与基于并行因子(PARAFAC)分析的方法相比,该方法可获得更高的参数估计精度,且三参数自动配对。仿真表明了方法的有效性。     

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.     

面向电磁特性测量的毫米波级联雷达系统设计

单芯片毫米波雷达面临着测量维度单一、分辨率低的问题,级联雷达芯片可以获取目标的多维信息,但是给信号采集、存储和处理带来了很大压力。本文设计了高速信号处理板与级联雷达芯片构成一套完整的毫米波多发多收(MIMO)成像系统。该系统为稀疏阵面,采用时分多址(TDMA)模式,使得系统兼具2个维度的高分辨率以及空间分辨能力,并且系统内部采用高速串行计算机扩展总线标准(PCI-Express),外部采用Thunderbolt3接口,均具备很高的通道传输速率,支持对目标区域进行实时成像。使用该系统可以从高分辨成像结果中提取有效的电磁特征,以更好地使用毫米波区分不同电磁特性的目标。最后,采用此系统开展点目标和复杂目标的成像试验,成像结果充分验证了该毫米波雷达可以有效测量不同类型目标的电磁特征,对不同电磁特性的目标具备一定的分辨能力及快速成像能力。     

异步双卫星MIMO系统中的空时编码方案

双卫星多输入多输出（MIMO,Multiple-Input Multiple-Output）系统中不同路径间传播时延的差异会造成接收信号不同步。针对该系统中接收信号不同步问题,提出一种时间反转全码率全分集空时编码方案。该方案中对发送的符号序列进行空时编码后,利用交织改变符号向量发送的时间顺序并对发送数据进行分组。将其中一组数据进行时间反转并插入保护间隔,使接收机在信号不同步的情况下仍然能够获得全码率和全分集增益,同时保留低复杂度最优译码算法的适用性。仿真结果表明,与传统方案相比,提出的空时编码方案能够获得最优的性能。另外,系统采用高阶调制方式或信道条件较差时,该方案的性能增益更大。