多载频MIMO雷达的空时超分辨算法

该文建立了多载频MIMO (Multi-Carrier-Frequency MCF-MIMO) 雷达的信号模型,指出信号预处理后在接收端形成一个阵元数为NtNr的等效阵列(Nt, Nr分别为发射和接收阵元数),推导出窄带情况下导向矢量是发射和接收导向矢量的kronecker积,并针对该特点提出了采用空时2维MUSIC方法来实现距离和角度的超分辨,从而提高在多目标环境中目标距离以及角度的估计精度。推导了距离和角度估计的Cramer-Rao界,并仿真研究了估计性能与信噪比、快拍数和波达方向的关系,最后给出了面阵情况下3维空时超分辨的仿真结果,验证了该算法在面阵多维情况下的有效性。     

多载频MIMO雷达的一种新的信号处理方法

多载频MIMO雷达(Multi-Carrier MIMO radar)是指利用频率分集和空间分集的方法来实现发射信号正交的具有多个发射和多个接收天线的雷达系统,该文研究了该体制雷达基于Dechirp处理实现距离高分辨的方法,分析了IFFT相参合成法以及伪峰产生原因,提出了一种新的处理方法空域合成带宽法,它将空域分散发射的多载频LFM信号,先做Dechirp处理,然后再将通道分离后的各路信号顺序时移拼接合成一个大带宽的LFM信号,最后再对合成后的信号做IFFT处理以获得高分辨距离信息。它实现简单,能够在不增加运算量的条件下有效的抑制伪峰,并受目标运动影响小,计算机仿真验证了这些结论。     

一种天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达系统中,由于卫星平台和目标间存在高速径向运动,回波信号会产生距离徙动和多普勒走动,导致FFT相参积累增益降低,不利于微弱目标检测。为了提高检测性能,需要准确估计出目标的运动参数,并对回波信号进行运动补偿。首先建立了目标回波模型,分析了回波距离徙动和多普勒走动特性;其次利用Keystone变换校正回波距离徙动,并通过对多普勒模糊数的广义最大似然估计和MTD处理估计出目标的径向速度;然后对校正后的回波信号在方位向作延迟自相关处理,再利用FFT和Jacobson校正算法估计出目标的径向加速度;最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性。     

一种频率步进雷达目标运动参数估计方法

为实现低信噪比下目标的精确运动补偿,提出基于Keystone变换和Morlet小波变换的方法估计低信噪比下目标速度和初始距离参数。在分析频率步进雷达运动目标回波信号基础上,首先采用Keystone变换法去除回波信号高次相位项,然后对回波信号做IFFT运算,再进行FFT 操作,便可得到距离-速度二维参数谱。考虑低信噪比对参数估计的影响,文中将距离维参数谱通过Morlet小波变换去除噪声,进而获得目标运动参数的精确估计。最后计算机仿真实验进一步说明了该方法的有效性。     

多载频FMCW在MIMO雷达中的应用研究

 介绍多载频MIMO雷达的特点和工作原理,对多载频线性调频连续波(FMCW)信号及其回波进行了分析,并详细论述了MIMO雷达中静止目标和运动目标情况下多载频FMCW信号处理方法以及其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、距离分辨率分析、速度补偿精度分析、相参积累周期数的选取等.针对该体制雷达各发射天线间载频不同的特点,提出了采用IFFT相参合成的方法来精测目标距离,获得距离高分辨,具有运算速度快、受目标运动影响小的优点;对运动目标情况下距离多普勒的耦合问题进行了详细分析,并提出了利用相参积累进行补偿的解决方案.     

低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达目标回波包络峰值的距离徙动会导致FFT相参积累增益降低,为了对回波信号进行运动补偿,需要对目标运动参数进行估计。由于天基雷达对目标的观察距离较远,因此回波信噪比较低,直接影响了运动参数的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法。首先建立了目标回波模型,并对雷达观测距离范围内的回波信噪比进行了计算分析;然后利用Keystone变换对回波包络距离徙动进行校正,并对校正后的回波信号作离散短时傅里叶变换,得到回波信号方位向上的时频分布;最后利用Hough变换将时频域变换到参数域,得到运动参数的估计值。仿真结果表明,本文方法在低信噪比条件下能有效地估计目标运动参数,并且估计精度对信噪比的变化不敏感,具有良好的鲁棒性。      

多载频MIMO雷达解速度模糊及综合处理方法

多载频MIMO雷达采用稀布阵发射多载频FMCW信号,阵列接收目标回波。该文分析了多载频MIMO雷达的信号模型,提出了一种解速度模糊的新方法,该方法不需发射多重频信号,利用各发射通道模糊多普勒频率获得目标真实速度的最小二乘解。还提出了一种新的发射接收综合处理方法,该方法将积累后每个距离单元等分成Nn份,并用相参积累结果对其加权,在抑制距离栅瓣的同时充分利用了收发阵列孔径。最后讨论了多载频MIMO雷达的参数选取问题。仿真结果表明了该文方法的有效性。     

双基地多载频MIMO雷达的同步误差提取方法研究

研究了双基地多载频MIMO雷达中由ADC采样引起的同步误差的3种提取方法。首先建立了同步误差的信号模型,仿真分析了同步误差对测距以及测角的影响,并将其归结为高精度频率估计问题。频谱连续细化法在较小范围内利用连续傅里叶变换来获得高精度的频率估计,既可以降低运算量又能获得较高的频域分辨率;自相关函数法通过对通道分离并补偿阵列延时差后的直达波信号的自相关函数做反正切运算求得同步误差值;MUSIC法首先构造时间同步误差的导向矢量,并利用其向噪声子空间投影,通过搜索空间谱的最大值来得到同步误差值。最后仿真比较了3种方法的性能,结果表明在低信噪比时可采用运算量较大的MUSIC法以取得较好的性能,而在信噪比较高时可采用运算量较小的自相关函数法或者频谱细化法以获得较快的处理速度。     

一种对MIMO 雷达正交QPSK 信号的参数估计方法

针对多输入多输出雷达所采用的正交四相编码信号,提出了基于循环自相关函数的参数估计方法。文中首先对正交四相编码信号模型的循环自相关函数和循环谱密度函数进行了推导;然后,依据推导结果,通过对循环谱密度函数最大模值位置的搜索完成了对信号载频的估计;最后,对不同延时条件下循环自相关函数在相位修正后进行累积,实现了对码速率的估计。仿真表明,文中算法在信噪比优于1 dB 后,可以较好地完成对正交四相编码信号的调制参数估计。     

一种单通道SAR地面运动目标成像和运动参数估计方法

根据单通道高分辨SAR(Synthetic Aperture Radar)运动目标的回波包络和多普勒频谱的特性,本文提出一种利用二阶Keystone变换校正回波数据的距离弯曲,然后估计回波包络的斜率进行走动校正,再对运动目标的多普勒频谱进行分析得到运动目标的多普勒参数,进而对地面运动目标进行成像,同时完成对运动目标的定位,使运动目标在SAR图像中的正确位置上显示.另外,根据地面运动目标的多普勒参数和运动参数的关系,可以估计出运动目标的关键运动参数.结合仿真和实测数据的处理结果表明该方法可有效地对地面运动目标成像和运动参数估计.     

基于波束空间MUSIC的MIMO雷达波达方向估计

在进行波达方向估计时,阵元空间MUSIC方法的计算量通常都比较大。为了解决此问题,采用了波束空间MUSIC的方法,它的计算量较阵元空间MUSIC方法有所下降,将它运用于多输入多输出雷达波达方向的估计问题。计算机仿真实验表明,虽然协方差矩阵特征分解的计算量下降了,但是波束空间MUSIC的性能依然良好。     

MIMO雷达DOA估计方法分析

在介绍多输入多输出（MIMO:Multiple-Input Multiple-Output）雷达的信号模型的基础上,给出了一种目标波达方向（DOA:Direction of Arrival）估计方法--多信号分类（MUSIC:Multiple Signal Classification）方法在MIMO雷达系统DOA估计中的应用。与传统相控阵雷达相比,在MIMO雷达系统中该方法可以分辨的信号源数目有较大增加。通过仿真实验,详细分析了在MIMO雷达系统DOA估计中,多种因素对MUSIC方法测角精度的影响。     

基于实值处理的联合波束域双基地MIMO雷达测角算法

该文提出一种基于实值处理的联合波束域双基地多输入多输出(MIMO)雷达测角方法。与直接采用离散傅里叶变换(DFT)空域滤波器的传统波束域方法不同,该方法的空域滤波器通过凸优化方法进行设计,能够灵活控制空域滤波器的带宽并抑制旁瓣电平。基于这种特性,设计的空域滤波器的主旁瓣比能够得到很大提高,从而提高测角性能。更重要的是,所提算法对发射和接收波束矩阵的结构进行设计,这种特殊的结构是构造实值信号模型的必要条件。最后,该文通过建立映射关系的方法对插值误差进行补偿。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测

针对传统体制雷达对高速运动目标不能进行长时间有效相参积累检测问题,该文提出了一种基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测方法。该方法利用MIMO噪声雷达在短时间内输出的多路回波数据进行相参并行处理来取代回波数据的长时间相参积累检测,以避免距离走动,径向速度变化以及反射截面积(RCS)快起伏等非平稳因素对目标检测的影响,有效实现了多个高速运动目标的无模糊检测。仿真结果验证了MIMO噪声雷达在高速运动目标检测方面的优越性。     

运动双基地MIMO雷达的参数估计性能

该文研究了收发站运动情况下双基地MIMO雷达的参数估计性能。首先,给出了运动双基地MIMO雷达的信号模型,推导出多目标下参数估计克拉美罗界(CRB)的一般表达式;其次,给出了单目标情况下发射角和接收角估计的CRB闭式解,并分析了收发站运动时,各参数对CRB的影响。理论和仿真结果表明：增大某一站(发射站/接收站)的运动速度,将提高该站所对应的角度(发射角/接收角)估计性能,但同时也降低了另一站所对应的角度估计性能;当发射站/接收站的运动视角垂直于发射角/接收角,而另一站的运动视角平行于接收角/发射角时,发射角/接收角的估计性能最优。     

多目标速度估计的分布式MIMO雷达资源分配算法

为了提高分布式MIMO雷达的多目标速度估计精度,该文分析了发射功率和信号有效时宽对估计精度的影响,进而提出一种将两者联合优化的资源分配算法。首先,以最小化目标速度估计的克拉美罗界(CRLB)最大值为目标函数,建立了包含发射功率和信号有效时宽两个优化变量的优化模型,然后采用连续参数凸估计(Sequential Parametric Convex Approximation, SPCA)算法对这个非凸的优化模型进行求解。最后,仿真结果表明利用所提算法进行资源分配能明显提高目标速度的估计精度。此外,仿真结果表明信号有效时宽对目标速度估计精度的影响大于发射功率。     

天地波MIMO雷达多目标角度估计仿真

天地波混合组网雷达系统将天地波一体化雷达和地波超视距雷达组网技术的特点和优势结合起来。多输入多输出雷达体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达面临的多径、多模效应和杂波多普勒扩展等问题提供了一条有效解决途径。将MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术与天地波雷达系统相结合,研究了天地波MIMO雷达的信号模型,以L阵配置下的天地波MIMO雷达为例,利用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法实现多目标角度估计,实现了对天地波MIMO雷达的多目标角度估计的仿真试验,天地波MIMO雷达的仿真结果验证了该模型的有效性。     

一种新的双基地MIMO雷达目标参数联合估计算法

摘 要：为了实现双基地多输入多输出（MIMO）雷达目标参数估计,本文建立了双基地MIMO雷达信号模型,提出了一种目标方向角和多普勒频率联合估计方法,该方法通过构造空时矩阵,只进行一次特征值分解,即可得到雷达多目标多参数的闭式解,避免了多维非线性的谱峰搜索,并可实现自动配对。仿真结果证明了所提算法的有效性。