双基地MIMO雷达实验系统校正与目标检测实验研究

摘要

双/多基地雷达采用收发分置的布阵方式,在现代电子战中表现出巨大的潜在优势;而集中式MIMO雷达通过发射相互正交的信号,极大提高了目标检测和参数估计等方面的能力。本文讨论的双基地MIMO雷达,将两者有机的结合起来,展示出更优良的性能和潜力;同时,由于其与现代雷达具有相似的系统结构,实用化显得更便捷。
　　本文基于一套T/R-R体制的双基地MIMO雷达硬件实验系统,采用理论分析与实验研究相结合的方法,开展了该系统的模块调试、系统校正、功能测试和算法验证等工作,从而确保硬件系统在有效的控制逻辑下正常、稳定的工作;通过制定合理的外场实验方案,开展了一系列外场测试与实验,验证了MIMO雷达的性能特点及其目标探测能力等。具体工作内容包括以下几点:
　　1、介绍了双基地 MIMO雷达的基本原理和信号处理框架,以及几种目标信息提取的常用算法;讨论了发射信号非严格正交性对和差比幅单脉冲测角性能的影响,并提出了一种校正方法,可有效消除该影响。
　　2、介绍了实验系统的逻辑结构、模块功能、工作流程和主要参数,完成了信号产生模块的功能测试;采用实测数据验证了发射信号分离的有效性,并对MIMO发射信号的正交性进行了实验验证。
　　3、建立了收发阵列幅相误差、收发站间的频率差和相位差几种非理想因素下的信号模型,分析了非理想因素对信号处理算法的影响;采用有源校正技术实现了收发阵列幅相误差的校正,并利用 MUSIC角度估计效果验证了该方法的有效性;借助于 MTD处理方法实现了收发站间频率差的估计。同时,在校正方法成熟的基础上,制定了合理的实验方案,完成了实验系统发射方向图的绘制,验证了MIMO雷达等效发射波束形成原理,并通过远场信号采集与功率估计,验证了MIMO雷达的抗截获性能。
　　4、为验证实验系统的目标检测功能,设计了合理的实验方法和实验场景,开展了MIMO雷达动目标检测实验;为改善目标检测效果,采用CLEAN算法实现了固定杂波的有效对消,该方法相比传统MTI方法,性能更优;此外,还开展了多目标检测实验,验证了MIMO雷达的多目标检测能力。

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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 双基MIMO雷达信号处理方法

2.1 双基地MIMO雷达基本信号处理流程

2.2 目标信息提取

2.3 和差比幅单脉冲测角算法

2.4 本章小结

第三章 c波段T/R-R体制MIMO实验系统测试

3.1 T/R-R体制MIMO实验系统介绍

3.2 数字信号产生器生成的信号测试

3.3 相位控制功能验证

3.4 本章小结

第四章 系统非理想因素分析及校正

4.1 非理想因素下信号模型及其影响

4.2 接收通道幅相误差校正及验证方法

4.3发射通道幅相误差校正及验证方法

4.4 天线方向图绘制及MIMO等效发射DBF验证

4.5 本章小结

第五章 运动目标观测实验及处理算法研究

5.1实验场景及数据处理流程

5.2 固定杂波对消算法研究

5.3 多目标检测

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果