时间反转技术在超宽带MIMO雷达检测中的应用

摘要

超宽带多输入多输出(UWB-MIMO:Ultra Wideband-Multiple input Multiple output)雷达与传统窄带相控阵雷达相比具有很明显的优势:距离分辨率更高、电磁穿透力更强,抗干扰强;发射端发射相互正交信号,保证了通道间的独立性,增大了等效观测通道。时间反转(TR:Time Reversal)技术能充分利用多径,将多径效应的消极因素转变为积极因素,获得的分辨率远远大于通常阵列孔径的分辨率,提高系统的检测定位能力。据此,可以将时间反转技术应用到雷达探测和目标成像上,以提高雷达在复杂多散射环境下的系统性能。
　　本文基于时间反转技术的理论基础,以复杂多散射环境为背景,对时间反转技术在超宽带MIMO雷达中的应用进行研究。论文的主要工作归纳如下:
　　1、研究了超宽带、MIMO雷达和时间反转技术的应用背景,基本原理和发展现状,在研究中所存在的问题。
　　2、从系统性能出发,对比了两类常用的超宽带信号的时域和频谱特性,分析了两类信号的特点,系统实现难易度等。并针对各自的特点,对文中所用的信号波形加以说明。对MIMO系统中所用的正交波形进行描述,为实现波形正交,采用多相正交编码方式,并加以优化,最终进行仿真实现。
　　3、将时间反转技术和超宽带MIMO雷达系统相结合,分析了时间反转技术的自适应聚焦、多径补偿等优点,对系统的前-后向传播信道、数据接收处理方式进行重点描述,并与非时间反转超宽带MIMO雷达对比,采用奈曼-皮尔逊准则,在似然比检验下,在检测性能上进行仿真对比验证。
　　4、在存在多径环境的目标检测中,应用时间反转超宽带MIMO雷达进行参数估计。分析了信号模型,再对系统的参数估计性能做出仿真,其表现要优于非时间反转雷达,印证了时间反转对多径的抑制作用,最终仿真分析了时间反转超宽带MIMO雷达对多目标的DOA和DOD联合估计。

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第一章 绪论

1.1 超宽带MIMO雷达的研究背景及国内外现状

1.2 时间反转技术研究的背景和意义

1.3 本论文的主要工作

第二章 时间反转技术和超宽带MIMO雷达相关理论

2.1 时间反转技术

2.2 超宽带MIMO雷达相关理论

2.3 本章小节

第三章 基于时间反转的超宽带MIMO雷达

3.1 时间反转雷达系统模型

3.2 TR/UWB-MIMO雷达的信号模型

3.3 数据收集及处理

3.4 系统检测性能分析

3.5 本章小结

第四章 TR/UWB-MIMO雷达对目标的检测

4.1 目标信号模型

4.2 两种雷达检测模式

4.3 目标未知信息估计及克拉美罗界

4.4 仿真性能分析

4.5 本章小节

第五章 结束语

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果