双/多基MIMO雷达中的信号处理实现研究

摘要

双/多基地MIMO雷达作为一种新兴的雷达体制，结合了双/多基地雷达和MIMO雷达的优点，能够使得目标定位精度得到提高，空间中弱目标检测性能得到改善并且具有射频隐身能力，这些优势都使得双/多基地MIMO雷达具有很高的研究价值。
　　双/多基地MIMO雷达这一体制本身决定了其杂波的处理方式、杂波对目标的检测和跟踪的影响都有别于单基地雷达，而收发分置的特点则使得雷达之间的时频同步成为了一个必须关注的重要问题。本文从双/多基地MIMO雷达的基本原理和信号处理流程出发，对双/多基地MIMO雷达的杂波建模和杂波抑制、杂波背景下的低空慢速目标检测、目标跟踪以及时频同步问题进行了研究，主要的内容包括如下几点：
　　1、介绍了双/多基地MIMO雷达的基本原理和特性，以LFM信号作为雷达的发射信号讨论了双/多基地MIMO雷达从信号发射到信号接收、匹配滤波、波束形成、动目标检测以及信息融合的过程。
　　2、针对双/多基地MIMO雷达的杂波特性运用了适合的杂波建模方法，并通过仿真验证了建模方法的正确性；分析了加窗、长时间积累以及 clean对消对于杂波的抑制作用，并通过仿真验证了三种方法的有效性。
　　3、进行了杂波背景下的低空慢速目标检测的仿真，仿真结果说明了OS-CFAR是比CA-CFAR更适用于双/多基地MIMO雷达的检测方法；验证了加窗和长时间积累对于杂波的抑制作用，继而提高了目标的检测性能；分析了不同条件下的目标检测性能，结果说明速度更大，距离雷达系统发射站和接收站的距离之和越小，离地面高度越高的目标将更容易被雷达系统检测到。
　　4、仿真分析了杂波背景下的目标跟踪性能，结果说明了长时间积累、加窗以及clean对消三种方法能够对杂波进行有效抑制从而使得双/多基地MIMO雷达的跟踪航迹可以使用更少的跟踪步数去逼近目标的真实航迹。
　　5、对比选择了适宜双/多基地MIMO雷达的同步方案。推导了系统授时误差对于双/多基地MIMO雷达时延估计CRLB的影响，从而分析授时误差对雷达测距的影响；根据是否在脉冲积累时间内稳定两个方面推导了频率稳定度对双/多基地MIMO雷达多普勒频率估计CRLB的影响。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究动态

1.3 主要工作及内容安排

第二章 双/多基地MIMO雷达基本原理和信号处理流程

2.1 基本原理和特性

2.2 信号模型

2.3 信号处理流程

2.4 信息融合

2.5 本章小结

第三章 杂波背景下的低空慢速目标检测

3.1 杂波特性

3.2 杂波抑制

3.3 低空慢速目标检测

3.4 本章小结

第四章 杂波背景下的目标跟踪

4.1 目标运动模型

4.2 跟踪滤波算法

4.3 信息冗余条件下的目标定位

4.4 杂波背景下的目标跟踪性能

4.5 本章小结

第五章 双/多基地MIMO雷达的时频同步

5.1 双/多基地MIMO雷达同步系统的功能需求

5.2 时频同步方案的对比和选择

5.3 同步误差对系统性能的影响

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 工作总结

6.2 研究工作的不足以及展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果