近场 ＭＩＭＯ雷达直线阵列的稀疏优化设计

针对目前按 ＰＣＡ原理设计的 ＭＩＭＯ雷达稀疏直线阵列天线在近场成像时会产生巨大的累积误差等不足,从 ＭＩＭＯ线阵雷达近场成像的几何关系直接推导其信号函数表达式,并优化其线阵的稀疏设计问题,建立了在天线孔径和阵元最小间距等约束下,阵元数目、峰值旁瓣比等目标的优化模型,构建包含两点交换变异等操作的遗传算法进行优化模型求解的方法。设计了染色体基因位置按线阵均匀栅格点序排列、空阵元和发射阵元与接收阵元集成的三进制编码方法,相比常规的发射阵列和接收阵列分置二进制编码方法,染色体的长度缩短了一半,其规模也大大减少。遗传算法的结构及其主要 ＭＡＴＬＡＢ程序分析表明,所提出的方法可行。     

用于DOA估计的一种MIMO雷达最优阵列设计

鉴于MIMO雷达的频率分集作用使其具有更高分辨率和更大的自由度,从MIMO雷达信号模型出发,以DOA估计为目的,分析得出了MIMO雷达发射阵列阵元间距的最佳值.然后在给定阵元个数情况下,提出了一种基于拉格朗日乘数法的MIMO雷达天线设计方法.该方法根据多元函数最值理论得到了一组唯一的发射接收组合,给出了MIMO雷达阵列最优设计的解析解.最后通过仿真实验验证了该方法的正确性和有效性.     

MIMO雷达最小冗余垂直阵列设计方法

针对MIMO雷达垂直阵列的稀疏优化问题,利用数学理论中差基和差集的性质,根据二者的线性组合选择阵元位置,提出了一种使收发阵元形成的虚拟阵列冗余度最小的设计方法．通过仿真验证了该方法的有效性．仿真结果表明,用该方法所得收发阵元形成的虚拟阵列的分辨率高于采用满阵的垂直阵列MIMO雷达以及传统面阵雷达;采用最小冗余垂直阵列的性能优于按满阵设计的垂直阵列．该设计方法所得阵列的性能优势有一定工程实用价值．     

基于稀疏阵列技术的MIMO声呐低运算量二维成像

为了降低多输入多输出(multiple-lnput multiple-output,MIMO)声呐二维成像系统的运算量,提出了稀疏阵列和MIMO声呐相结合的低运算量二维成像方法。在MIMO声呐的虚拟接收阵列为矩形平面阵的前提下,使用模拟退火算法(simulated annealing,SA)对该虚拟矩形平面阵的阵元位置和加权系数同时优化,在保持期望波束性能的前提下大量减少其虚拟阵元数目;根据虚拟接收阵元与匹配滤波器一一对应的关系,移除掉与关闭虚拟阵元所对应的匹配滤波器;对保留匹配滤波器的输出信号进行波束形成等处理,获得目标的二维强度图。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

微波综合脉冲孔径雷达方向图综合研究

结合MIMO雷达多发多收的特点,建立了微波综合脉冲孔径雷达(SIAR)的阵列模型,并提出该阵列的一种实现方案:发射阵采用稀布子阵集,接收阵采用密布子阵的形式．在固定子阵数目和保证阵列孔径的条件下,利用联合选择和两倍交叉的修正遗传算法对这种双基地SIAR平面阵的子阵位置进行优化,以降低方向图的旁瓣电平．仿真结果表明该方法提高了搜索速度,合成阵列方向图最大峰值旁瓣电平可达到-31.1dB,满足工程需要．     

小斜视角的MIMO雷达波数域成像方法

针对传统逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术存在的运动补偿难题，通过使用确定性阵列与单次快拍并行空间采样取代传统IsAR中的非确知性合成阵列与长时间多脉冲采样，给出了一种MIMO雷达波数成像方法．该成像方法利用发射／接收阵元的角度分集和信号分集，在单次快拍观测期间即可实现目标散射函数波数域二维支撑域上的有效观测，避免了ISAR成像中对目标运动的补偿难题．仿真验证了该方法的可行性．     

稳健的MIMO雷达发射波形和接收滤波器联合优化设计

针对杂波条件下目标反射信号方向不确定的情况,提出一种稳健的MIMO雷达发射波形和接收滤波器联合优化设计方法.在考虑各阵元发射功率相等的约束条件下,利用发射加权矩阵构造不确定集范围内关于输出信干噪比(SINR)的Maxmin优化模型;在此基础上,利用序列优化、半正定松弛和Charnes-Cooper转换,将非凸的联合优化问题转化为关于发射波形和接收滤波器的凸优化问题进行迭代求解;最后通过随机向量合成方法计算最终发射波形和接收滤波器,并对算法计算复杂度和收敛性给出分析和证明.所提方法在满足阵元发射功率一致的约束条件下,提高了算法稳健性并降低了计算复杂度.仿真实验证明了算法的有效性.     

波形分集MIMO成像声呐技术研究

为使成像声呐方位分辨率在工作频率和基阵孔径确定的情况下进一步提高,文中将MIMO雷达通信技术引入声呐成像领域,通过发射正交波形,使等效接收孔径大于实际接收孔径,从而提高方位分辨率和抗混响能力.通过计算机仿真和构建2发18收的MIMO成像声呐水池试验系统,利用MIMO声呐近场聚焦宽带波束形成成像算法,基于2种正交波形验证了MIMO成像声呐能够使目标的-3 dB波束宽度减小一半,提高方位分辨率,且使目标成像强度增加约6 dB,提高了抗混响能力.     

基于波束空间的SAR阵列天线波束展宽方法

针对合成孔径雷达（SAR ）天线设计过程中,难于获得均匀幅度和较宽的照射区域,实现灵活多变的波束变换的问题,提出一种基于波束空间阵列天线波束展宽的方法.通过将平面阵列天线分成多个子阵列,以子阵列为单位设计出基本波束,再通过幅度和相位加权使各子阵波束在空中实现同相移位叠加,从而实现波束覆盖区域的控制.由于各子阵可作为基本单元来处理,只需对各子阵实行加权,即可极大地降低阵列导向矢量的数目,能灵活地设计各种波束图,实现指向控制和干扰抑制.仿真实验的结果证明了该方法的正确性和有效性.它可用于单波束发射多波束接收(SIMO)与多波束发射多波束接收（MIMO）等新的SAR成像体制中.     

面阵FDS-MIMO雷达回波模型及方向图特性分析

为提升平面阵模型下频率分集子孔径MIMO雷达的探测性能,对其回波模型以及方向图性能进行了理论研究.首先分析了FDS-MIMO雷达系统的几何模型、回波模型;然后重点分析了面阵FDS-MIMO雷达发射-接收双程方向图栅瓣、周期性以及波束宽度等特性;最后通过仿真验证了以上理论分析的正确性.理论分析与仿真结果表明,与MIMO相控阵雷达相比,平面阵FDS-MIMO雷达具有方向图存在距离-俯仰角耦合、方位角度上无耦合的特点,其工作方式更为灵活.     

兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计

为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法. 该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便. 针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能. 针对接收阵列,提出优化的CZT (chirp zeta transform) 波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法. 仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定. 实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像.     

基于Y型阵MIMO天线互耦效应及信道容量

针对多输入多输出(MIMO)天线阵列在阵元间距较小及平均波达角较大时信道容量会急剧下降的问题,提出了基于Y型阵列结构的MIMO接收天线模型.利用天线阵列互耦效应等效网络模型,导出Y型阵模型的信道相关性和互耦相关性的闭合表达式,阐明了其阵列互耦效应下信道相关性与无互耦相关性之间的关系.分析了入射信号的中心到达角和角度扩展分别对互耦效应下Y型阵MIMO信道容量的影响.与均匀圆型天线阵列性能比较结果表明,Y型MIMO天线阵列能充分利用其空间结构,具有稳定的信道容量,且信道容量优于均匀圆型天线阵列,能有效地改善阵列互耦效应,提高系统性能.     

基于相同子阵的稀疏阵列方向图综合算法

为了抑制稀疏阵列方向图的栅瓣,提高分布式星栽雷达阵列方向图的性能,对相同子阵组成的稀疏阵列方向图综合进行研究,提出了一种基于相同子阵的稀疏阵列方向图综合算法．首先对予阵级稀疏阵列进行建模,并对其阵列方向图的特性进行分析．然后通过优化子阵级稀疏阵列,实现对方向图栅瓣的抑制．最后通过仿真,验证了该算法的有效性．     

星载双基地雷达空时二维杂波建模和特性分析

建立了星载双基地雷达杂波模型,考虑了卫星椭圆轨道、地球表面弯曲、地球自转、距离模糊以及收发几何配置等因素对杂波的影响．基于该模型对星载双基地雷达杂波的空时二维特性及其对空时二维自适应处理(STAP)性能的影响进行了仿真分析,结果表明,星载双基地雷达的杂波分布具有空变性和时变性; 这些特性以及距离模糊都会导致系统抑制杂波性能的下降．另外,当接收阵列阵元都放置在一颗卫星上时,由于接收阵列的低空间分辨率导致难以检测低速目标,仿真结果表明,将接收阵列空间超稀疏分布(分布式小卫星)可以很好的解决这一问题．     

基于遗传算法的MIMO天线阵优化

将一种改进的遗传算法用于MIMO天线阵的优化,分析了容量与相关性的关系。在均匀线阵与均匀圆阵的相关性模型上,比较达波角、扩展角及天线间距对于相关性的影响。运用遗传算法,对构建的相关系数组成的矩阵进行分析,给出定长非均匀4元线阵与圆阵在最小相关性下的天线阵分布。     

密集阵MIMO雷达阵列模式及其特性

为了对密集阵MIMO雷达不同阵列模式之间的联系进行研究,建立了密集阵MIMO雷达多次快拍信号模型,导出了接收信号相位历史的解析表达式,并通过相位历史表达式揭示了其蕴含的三种阵列模式以及生成机理;结合各阵列模式形成机理分别讨论了三种不同模式阵列特性.最后通过仿真结果对各阵列模式的特性进行了分析.研究结果表明,密集阵MIMO雷达不同阵列模式可带来不同的得益.     

一种MIMO雷达低角跟踪环境下的波达方向估计新方法

针对多径效应,提出了一种相干源条件下MIMO雷达低仰角跟踪时波达方向估计的新方法．结合MIMO雷达的特点,考虑接收多径回波信号和发射多径信号,利用改进的只需一维搜索的最大似然算法对阵列接收数据进行了双端处理,即接收阵列处理和发射阵列处理．这相当于扩大了单端处理时的阵列孔径,不但提高了低信噪比下仰角分辨力和估计精度,还降低了计算量．     

互相关干扰下的MIMO雷达自适应脉冲压缩方法

MIMO雷达各阵元发射波形之间一般不完全正交,用传统脉冲压缩方法处理会导致较高距离旁瓣电平,进而影响检测性能.在建立单站MIMO雷达回波模型的基础上,以最大化系统输出信号与干扰噪声比为准则,提出了一种基于迭代思想的MIMO雷达自适应脉冲压缩方法.该方法利用对目标距离像信息的多次估计值,自适应地对距离旁瓣、互相关干扰和噪声进行抑制.仿真实验表明,针对发射多相编码信号的MIMO雷达,该算法可以显著降低距离旁瓣,且在目标运动和多目标情况下也优于传统处理方法.     

一种临近空间MIMO雷达空时自适应处理方法

鉴于MIMO雷达多信号问正交性和天线阵列结构影响其动目标检测性能,提出了基于遗传算法优化提高自相关峰值并降低互相关峰值方法,从而实现了多信号间良好正交性,基本抑制了盲速的影响．基于得到最大连续孔径思想,给出了一种阵列结构,在不显著增加天线阵列长度奈件下,与正交信号结合,实现了MIMO空时自适应处理（STAP）．仿真实验表明,基于正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能．     

基于KR积的稀疏重构近场源定位

针对声源数多于阵元数的近场信源定位问题,该文提出一种基于Khatri-Rao（KR）积的稀疏重构近场源定位方法。该方法首先假设信号是准平稳的,然后通过KR积得到虚拟阵列结构,增加了阵列的自由度;接着在虚拟阵列结构下对虚拟信号进行稀疏表示,最后通过l₁范数约束得到声源的空间谱估计。仿真表明,此稀疏重构定位方法可以实现信源定位的欠定估计,且性能优于基于KR积的子空间方法。