机载MIMO雷达正交波形设计及其检测性能研究

摘要

MIMO(Multi-input Multi-output)雷达是一种将多输入多输出通信技术与雷达技术相结合的新型雷达,它通过同时发射多个相互正交的波形,在接收端进行匹配滤波以及多波束形成完成对整个空间的观测。
　　机载雷达有利于检测地面目标,而利用了MIMO雷达技术的机载雷达对于地面动目标有着更好的检测结果。本文在对机载MIMO雷达特点分析的基础上,深入研究了机载MIMO雷达发射波形设计及动目标检测技术,提出了相应的波形设计方法,并通过动目标检测技术分析了该波形的检测性能。本文的主要工作如下:
　　1.针对Hybrid-LFM信号调频斜率仅包含正值的不足,提出了MMFS信号的模型,该波形拥有更大的斜率变化范围。
　　2.针对机载MIMO雷达波形设计中所需要考虑的正交性以及多普勒容忍性的问题,提出了优化MMFS信号的遗传算法,使得优化后的MMFS信号相比Hybrid-LFM信号拥有更好的正交性、更低的自相关旁瓣峰值以及更低的多普勒敏感性。
　　3.研究了机载MIMO雷达杂波建模方法和信号处理流程,给出了整个处理流程的数学公式。结合机载MIMO雷达系统的特点,对回波进行MTD处理,分析了MIMO雷达使用MMFS信号时的动目标检测性能。
　　4.构建了机载MIMO雷达的仿真系统,实现了发射波形生成,杂波环境模拟以及动目标检测三个方面的功能。给出了系统实现框图,GUI界面布局,数据处理流程。最后,通过仿真验证了MMFS波形在正交性和多普勒容忍性方面的优势以及在机载MIMO雷达系统中的适应性。

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图目录

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究动态及发展现状

1.3 全文的主要内容及安排

第二章 MIMO雷达基本原理及其特点分析

2.1 引言

2.2 MIMO雷达基本原理

2.3 小结

第三章 机载MIMO雷达的MMFS信号设计及性能分析

3.1 引言

3.2 机载MIMO雷达正交波形设计准则

3.3 Hybrid-LFM信号模型

3.4 MMFS信号模型

3.5 MMFS信号的性能分析

3.6 MMFS波形的遗传算法优化

3.7 设计结果及仿真分析

3.8 自相关旁瓣抑制处理

3.9 MMFS与DFCW-FF、Hybrid-LFM波形性能对比

3.10 小结

第四章 机载MIMO雷达动目标检测技术

4.1 引言

4.2 机载MIMO雷达动目标检测技术

4.3 杂波模型

4.4 机载MIMO雷达信号处理架构

4.5 机载MIMO雷达的MTD处理

4.6 CFAR处理

4.7 小结

第五章 机载MIMO雷达目标检测仿真平台实现

5.1 引言

5.2 仿真平台架构

5.3 GUI界面各模块介绍及操作流程

5.4 机载MIMO雷达仿真平台主要结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果