集中式MIMO雷达多模式一体化波形设计

集中式多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达系统基于波形分集优势，可灵活改变发射方向图形状和指向方向空间合成信号的特性，从而实现多种雷达工作模式。提出了一种集中式MIMO雷达多模式一体化波形设计方法，采用方向图模板拟合、模糊函数模板拟合以及通信波形拟合的方式优化不同方向上的合成信号，使其具有不同特性，从而在单脉冲时间内实现搜索、跟踪和通信功能。采用最大块增量优化算法对构造的恒模四次多项式优化模型求解。实验结果表明，该方法可以得到具有低旁瓣模糊函数的搜索与跟踪波形，并且满足通信需求。     

基于空频域MIMO波形优化的雷达通信共享系统设计

提出了一种基于空频域波形设计的雷达通信共享系统，即对多输入多输出发射波形在空域和频域进行优化，利用优化的发射方向图主瓣实现对目标区域的雷达探测，通过控制通信方位的发射方向图旁瓣水平以及通信频带上的功率谱密度水平来实现通信信息传输。为此，在方向图旁瓣电平、波形功率谱水平、波形恒模等约束下，以发射方向图的匹配误差为目标函数，建立了相应的波形优化问题，并采用半正定松弛方法和高斯随机化方法来求解该问题。文中给出了通信信息的解调过程，且分别验证了雷达性能和通信性能。     

一种利用随机矩阵调制实现共享通信方法

本文提出了一种利用随机矩阵调制-OFDM雷达成像波形实现共享通信的方法。首先,利用基础波形和随机矩阵在OFDM波形上构造随机矩阵调制-OFDM波形库。然后,在发射端根据不同的通信方式确定不同的发射方式,并根据雷达性能和通信传输要求选取相应的参数。最后,在雷达接收端,利用发射信号的伪正交性分离出回波信号实现雷达成像;在通信接收端,利用接收信号在与发射波形相对应的匹配滤波器的输出端有较高的目标尖峰,来解调出通信信息。数值仿真表明,该方法在保留该波形优异的雷达成像性能的同时,可有效实现共享通信。基于随机矩阵调制-OFDM波形数量的丰富性以及良好的正交性,可以保证较大的数据通信速率及较高的数据通信质量。     

多符号OFDM雷达通信一体化波形优化设计方法

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,改善频谱拥挤现象,成为近年来研究的热点.针对直接信息调制一体化信号旁瓣较高、扩频信息调制一体化信号带宽较大的缺点,提出了一种加权预处理一体化波形优化方法.分析了多符号正交频分复用雷达通信一体化信号的模糊函数及其相关函数对模糊函数的影响,利用鲸鱼优化算法选择加权系数来改善原始序列的自相关和互相关特性,进而优化模糊函数的峰值旁瓣比性能.仿真结果表明,所提的一体化波形设计方法带宽更小,同时峰值旁瓣比性能进一步得到优化,通信速率和误比特率性能满足通信需求,具有较好的雷达通信一体化性能.     

阵元等功率约束下的MIMO雷达发射加权矩阵优化算法

为提高多输入多输出(MIMO)雷达的目标角度估计性能,同时兼顾雷达发射功率利用率的需求,该文以合成发射导向矢量与期望导向矢量二范数误差为目标函数,研究了阵元等功率约束下的发射加权矩阵优化问题。推导了发射加权矩阵向量化条件下的等价优化模型,并基于循环优化方法和改进PDR算法对其进行了求解。在每次迭代过程中,所提方法均能获得子优化问题的闭式解,因而其计算复杂度非常低。在此基础之上,从理论上证明了所提方法的收敛性。由于该方法实现了MIMO雷达发射功率在期望空域的聚焦,在同等条件下相比传统MIMO雷达能够有效提高目标的角度估计性能。最后,仿真实验表明了所提方法的有效性。     

目标角度估计的多输入多输出雷达发射方向图综合

针对传统多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达发射功率分散导致目标角度估计性能变差的问题,提出了一种新的MIMO雷达发射方向图综合方法.首先,结合发射功率的空域聚焦范围和发射导向矢量的旋转不变性,严格控制方向图逼近误差小于给定的门限,并且最小化发射方向图的峰值旁瓣功率;其次,约束协方差矩阵的对角元素相等,以实现发射功率效率最大化,在此基础之上推导了优化模型的二阶锥规划形式,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;最后,利用平行因子分析算法对空间目标进行了收发角度估计.仿真结果表明:优化所得加权矩阵不仅能够使发射信号在指定空域进行有效聚焦,而且确保了每个阵元的发射功率相等,因而在发射功率和角度估计方法相同时,所提方法相对传统MIMO雷达具有更好的角度估计精度.     

基于半正定秩松弛方法的稳健波束形成

现有的向量加权稳健波束形成方法只有在指向误差较小的情况下才能有效估计目标的信号功率;矩阵加权波束形成方法在指向误差较大时,虽然可以估计目标的信号功率,但是它的系统实现复杂度与向量加权稳健波束形成方法相比较大。针对以上问题,该文提出基于半正定秩松弛(SDR)方法的稳健波束形成,该方法优化模型中的目标函数与Capon算法的目标函数相同,优化变量为加权向量的协方差矩阵,并约束方向图的主瓣幅度波动范围、旁瓣电平,协方差矩阵的秩为1。应用SDR方法求得加权向量的协方差矩阵,将该矩阵中的每一行(列)转化为加权向量,然后选择使得方向图主瓣与0 dB之间失真最大值最小的一个加权向量。该方法的系统实现复杂度与传统向量加权方法一致,对信号功率的估计性能与矩阵加权方法相当。仿真实验验证了该文方法可以得到理想的方向图形状,并且可以在大指向误差条件下有效估计信号功率。     

FSK-FMCW雷达通信一体化信号设计与处理方法研究

在未来的智能交通系统中,车载雷达通信一体化信号可使智能车辆同时完成雷达探测和通信信息传输功能,然而现有的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW）的车载雷达通信一体化信号的通信数据率较低,难以满足未来智能交通的需求。为了提高雷达通信一体化系统的通信数据率,本文提出了一种频移键控（Frequency-Shift Keying, FSK） FMCW雷达通信一体化信号设计方法,该方法通过在每个线性调频（Linear Frequency Modulation, LFM）信号上调制多个通信符号,以提高一体化信号的通信数据率。此外,在雷达接收端,将差拍处理和二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation, FFT）相结合,对接收到的目标回波进行处理,以获取目标的距离与速度估计。在通信接收端,通过差拍和一维FFT处理,对接收到的FSK-FMCW雷达通信一体化信号进行通信信息解调。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。      

干扰环境下稳健的MIMO雷达收发联合方向图设计方法

为了减弱快速移动干扰信号以及期望信号导向矢量误差对雷达系统性能的影响，提出了一种复杂电磁干扰环境下基于多输入多输出（MIMO）雷达的稳健收发联合方向图设计方法。该方法通过对MIMO 雷达的接收方向图和发射方向图进行联合设计，不仅能够有效地对干扰信号进行抑制，而且可以避免期望信号相消现象。实验仿真结果证实了所提方法的有效性。     

雷达通信一体化研究现状与发展趋势

雷达通信一体化通过一套共用的硬件设备实现雷达探测与通信传输,相比于传统单一的雷达或者通信设备,更易集成化、小型化和高效利用频谱。该文系统地介绍了雷达通信一体化的原理与特点,指出了一体化研究中亟需解决的问题,从典型的基于线性调频(LFM)的雷达通信一体化信号出发,全面梳理了国内外针对雷达通信一体化的相关研究,着重归纳了正交频分复用(OFDM)与多入多出(MIMO)技术在雷达通信一体化波形设计、信号处理、一体化系统设计等几个重点方向的研究进展,并分析了雷达通信一体化未来的可能发展趋势及其在军事领域和民用智能交通领域的重要应用前景。     

基于协方差矩阵的MIMO雷达离散编码设计

MIMO雷达相对于传统的相控阵雷达,可以更自由地选择发射波形来匹配所需要的发射方向图。文中首先给出了一个带有限制条件的优化问题以寻找发射信号的协方差矩阵,从而能够在空间匹配理想的方向图,接着建立了一组恒模的二相离散序列来匹配已有的协方差矩阵,并将这种方法推广到多相码设计中,并对实验结果进行了详细分析。     

稀布阵综合脉冲孔径雷达系统标定与实测数据分析

稀布阵综合脉冲孔径雷达（ＳＩＡＲ）采用多路发射和多中接收天线系统，各个天线阵元不可避免地存在一定的幅相误差，需对系统进行标定，本文介绍了该雷达的一种标定方法，并通过实测数据验证了该方法的有效性。     

基于发射波束域-平行因子分析的MIMO雷达收发角度估计

该文提出了基于发射波束域-平行因子分析的双基地MIMO雷达收发角度估计方法。针对传统MIMO雷达发射功率分散的问题,将发射功率聚集范围与期望发射方向矢量相结合,提出了发射波束加权矩阵的优化准则,并转化为二阶锥规划形式,通过内点法求出其数值解,进而利用平行因子分析(PARAFAC)算法估计出收发角度。仿真结果表明:离线设计得到的波束加权矩阵使发射功率聚集于感兴趣的目标空域,且近似服从均匀分布,因此,在发射功率和角度估计算法相同时,基于发射波束域的角度估计精度优于全向等功率发射时的角度估计精度。     

雷达-通信一体化系统设计

多传感器、多功能综合是现代战争电子装备的一个重要发展趋势,而雷达-通信一体化是综合射频技术的重要发展方向之一。创新性地构建了一个基于数字阵列体制的雷达-通信一体化试验系统,该试验系统基于共用射频前端模块进行雷达和通信信号的实时控制与资源共享,是一个兼具目标探测、跟踪与通信的多任务综合体。试验结果表明雷达与通信模式均能正常工作,实测数据率与设计值相当,语音和图片传输快速、流畅,证明了该试验方法的可行性。     

一种新型雷达通信一体化信号调制解调方法

基于充分利用阵列天线资源,实现雷达与通信信号同时传输的目的,文中提出了一种新型的雷达通信一体化信号调制解调方法。一体化信号的离散频谱是由经特定频率采样的雷达与通信信号的离散频谱交叉形成的。时域上,该一体化信号是由改进的雷达与通信信号相加形成的。文中提出的方法所对应的一体化系统具有许多优点,包括适用的信号形式多样,安全性高,误码率为传统通信模式的一半等。     

基于LFM-BPSK 信号的距离像成像方法

针对雷达通信一体化系统中雷达成像与通信共享信号的设计,分析了常见的一体化信号设计模式。首先,利用线性调频信号相位调制传递通信信息,设计了一种基于线性调频—二进制相移键控(LFM-BPSK)调制的雷达通信一体化信号,并给出了运动扩展目标的回波信号表达式;其次,通过计算单脉冲回波信号采样的逆离散傅里叶变换或离散傅里叶变换,提出了基于一体化信号合成高分辨距离像方法;然后,依据相位因子对傅里叶变换的影响,分析了多普勒效应对一体化信号合成距离像的影响;最后,对一体化信号的雷达成像性能进行了仿真计算。     

干扰条件下MIMO雷达收发联合方向图优化设计

针对干扰条件下MIMO雷达面临的信号截获以及干扰源快速移动等问题,对雷达收发方向图进行优化设计。在发射端利用最小积分旁瓣准则对发射波束矩阵进行优化,将发射信号能量集中到目标空域,降低旁瓣并在干扰方向形成发射零陷;在接收端利用广义对角加载方法优化接收方向图,在提高信号接收稳健性的同时展宽零陷。通过对MIMO雷达收发方向图进行联合优化设计,解决了信号被截获及快速移动的有源干扰等问题,从收发两端共同提高雷达整体性能。通过实验仿真对比分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

参数调制多载波雷达通信共享信号设计

雷达通信一体化是减少电子平台体积与电磁干扰的一种有效途径,而共享信号的研究是实现雷达通信一体化的关键技术。该文提出了一种基于Chirp信号的多载波雷达通信共享信号,其主载波采用唯一Chirp信号实现雷达功能,副载波通过改变调频率和初始频率参数组合的Chirp信号调制通信信息。分析了共享信号的模糊函数以及参数设计方法,并对其处理过程及系统性能进行了研究。仿真结果表明,该信号具有较低误码率和高稳健性特性,使用该共享信号可在微量降低雷达性能的前提下实现通信数据的传输。      

一种基于信道估计的MIMO雷达目标角度估计方法

MIMO雷达是一种新体制雷达。它的信号传输矩阵包含了我们需要的目标信息,如角度信息。本文首先建立了包含目标角度信息的MIMO雷达接收信号模型。然后根据MIMO雷达接收信号的统计特性,提出了新的MIMO雷达传输信道的估计方法,然后从传输矩阵中估计出目标角度信息。最后,我们通过仿真实验验证了本文方法的有效性。     

一种基于信道估计的MIMO雷达空时信号设计方法

多输入多输出雷达的新颖之处在于它利用空间分集和波形分集来改善雷达的性能。合理的波形设计可以更好地实现空间分集,该文在杂波统计特性已知的条件下,提出了一种基于信道参数估计的MIMO雷达空时信号设计方法。该方法在推导出信道参数的线性贝叶斯估计之后,通过最小化贝叶斯估计均方误差的方法来优化发射信号。该方法设计的优化信号为杂波协方差矩阵的函数,论文从信息论的角度验证了该结论的正确性。仿真结果表明MIMO雷达发射该方法设计的信号可改善目标的检测性能。