正交MIMO雷达系统关键技术研究

admin · 发表于 2024-2-5 17:56:27

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正交多输入多输出（MIMO）雷达作为一种新体制雷达具有灵活的发射信号设计，可以显著改善目标可辨识能力和角度估计性能，并易于工程实现。针对在单码信号领域内，正交MIMO雷达构造完全正交信号的难题，重点将信号搜索空间扩展至双码领域，利用双码之间的互补性达到信号间的完全正交，提出了将完全互补序列作为正交MIMO雷达发射信号的构想，在此基础上，研究了完全互补序列在正交MIMO雷达系统到达角（DOA）估计以及MIMO雷达成像中的应用等关键技术。本文主要研究内容和创新性成果主要体现在以下几个方面：1. 基于正交MIMO雷达要求发射信号之间相互正交的特性，利用互补序列相关函数旁瓣互补性，通过递归算法，构造了一类完全互补序列集，并针对实际情况下的杂波特性与多普勒敏感性题目分别对构造的完全互补序列进行了优化：(1) 基于MIMO雷达不同杂波特性，以MIMO雷达信道的互信息量为目标函数，通过最大化目标函数对完全互补序列进行优化设计；(2) 针对完全互补序列的多普勒敏感题目，将完全互补序列与线性调频信号结合，这种组合信号提高了原有完全互补序列的多普勒容限，为实际工程的应用奠定了一定的理论基础。2. 针对正交MIMO雷达系统中DOA估计题目，将完全互补序列作为MIMO雷达发射信号，根据完全互补序列的双码特性，建立了基于完全互补序列的匹配滤波器。(1) 对于一维DOA估计，采用先利用MUSIC算法对目标角度进行估计，在此前提下再利用渐进最大似然估计（AML）对目标幅度进行估计；(2) 对于二维DOA估计，采用圆形阵列模型，利用发射和接收联合估计的方法对目标DOA进行估计，实验结果和非完全正交序列m序列作为发射信号时的估计结果进行了比较，验证了完全互补序列应用的可行性与正确性。3. 探索了正交MIMO合成孔径雷达（SAR）新体制，提出将完全互补序列集中的每对互补序列分配给每个发射天线，而每对互补序列中的子序列在不同脉冲重复周期内交替发射的思想，对点目标进行仿真成像，并将成像结果与传统线性调频（LFM）信号、Barker码信号的仿真结果进行了对比。结果表明基于完全互补序列的成像结果在保证分辨率的同时降低了旁瓣水平，进一步体现了完全互补序列在MIMO雷达系统中的应用前景。

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