MIMO双基地雷达目标参数测量方法研究

摘要

MIMO双基地雷达是近年来提出来的一个新概念,对其理论和技术的研究已成为雷达领域的热点课题之一。由于结合了MIMO技术和双基地雷达的特点,MIMO双基地雷达具有反侦察、抗干扰、反隐身、对抗反辐射导弹的潜在优势,在未来雷达中具有广阔的应用前景。本文围绕MIMO双基地雷达中的目标参数测量理论和若干关键问题展开了深入研究,主要研究内容及成果如下:
　　 1、针对发射分集平滑算法存在的问题,提出了基于虚阵的双重平滑相参多目标估计算法。该算法首先对虚子阵进行平滑处理,然后在虚子阵之间进行平滑处理,最后通过特征值方法估计多个目标的方向。理论分析和仿真结果表明,该算法可进一步提高多目标角度估计的精度和分辨力,同时可估计更多的信源数。
　　 2、建立了MIMO双基地雷达多目标信号处理模型,提出了一种相干多目标角度-多普勒频率联合估计算法。该算法首先对MIMO接收机输出的虚拟阵列多目标回波数据进行解相干处理,然后基于传播算子构造特殊矩阵,通过特征参数与待测参数之间的对应关系,实现了多目标发射角、接收角和双基多普勒频率的联合估计。该算法不涉及多维非线性谱峰搜索,只需一次特征值分解,且估计出的参数可自动配对。仿真结果表明了所提出算法的正确性和有效性。
　　 3、为了估计多目标空间角度,建立了L型MIMO双基地雷达的信号模型,提出了一种L型阵列配置MIMO双基地雷达空间多目标定位方法。该方法利用L型接收阵列所包含的相对发射阵和接收阵的目标四维角度信息,先对接收信号进行解相干处理,然后根据DOA矩阵法的思想构造估计矩阵,通过特征参数与待估参数之间特定关系,导出了多目标四维角度联合估计算法公式,进而实现双基地雷达的空间多目标定位。该算法不涉及多维非线性谱峰搜索,计算量较小,且估计出的参数可自动配对。仿真结果表明了该算法的正确性和可行性。
　　 4、为了在没有同步信息情况下测量目标的距离、角度、多普勒频率,提出了一种基于LFM信号的MIMO双基地雷达的参数测量新方法。通过对正、负斜率LFM回波信号脉压后的峰值差实现多普勒频率的估计,通过目标反射的MIMO角度信息实现发射角和接收角的估计。目标位置通过所估计发射角、接收角和时延差得到。计算机仿真结果验证了所提出新算法的正确性和有效性。从便于工程应用角度出发,又提出一种单发射天线MIMO双基地雷达目标参数测量新方法。该方法在已知基线距离的条件下,收发之间无需进行时间、角度和频率同步,便可测得目标的全部参数。
　　 5、建立了发射一接收信号模型,推导了发射.接收等效方向图的表达式,给出了发射信号集的约束条件和信号集实例,提出SEA-MPPSO优化新算法并对发射-接收等效方向图进行赋形设计。仿真表明,采用该方法可以得到所需要的发射-接收等效波束形状。
　　 6、为了提高MIMO双基地雷达抗干扰能力,提出了MIMO最大信干噪比准则(MIMO-MSINR)、MIMO最小均方误差准则(MIMO-MMSE)、MIMO阵列最小方差无畸变响应准则(MIMO-MVDR)下的MIMO双基地自适应波束形成算法。推导了三种算法公式,给出了算法步骤。仿真结果表明:MIMO双基地雷达自适应波束形成算法可有效地形成干扰零陷,系统抗干扰性能得到显著的改善。