MIMO雷达中的空时处理与检测研究
发布时间：2024-01-27 06:27
作为一种新体制雷达,多输入多输出(MIMO)雷达在目标定位、跟踪与检测等诸多方面展现出了优异的性能,是当今雷达领域的前沿研究热点。现代雷达时常面临着复杂多变的目标检测环境,因此面向MIMO雷达实用性以及提高目标检测性能的空时处理与检测算法显得尤为重要。本文围绕复杂环境中的MIMO雷达空时自适应处理(STAP)和自适应检测算法展开了深入的研究。本文的主要工作与贡献如下:(1)在发射正交波形的集中式MIMO雷达中,针对MIMO虚拟阵元的冗余相位问题,本文讨论了全虚拟阵元和有效虚拟阵元两种MIMO虚拟阵的信号处理方式。与全虚拟阵元处理方式相比,有效虚拟阵元处理方式具有更小的自适应处理维度和更低的运算量。另外,本文分析并验证了两种奈奎斯特MIMO虚拟阵列在测角、抗干扰以及杂波抑制中的性能优势。(2)针对正交波形MIMO雷达的探测信噪比损失的问题,本文采用了一种将线性调频连续波(LFMCW)信号与MIMO雷达相结合的方案。该方案能弥补MIMO雷达探测信噪比的损失,同时使机载LFMCW-MIMO雷达系统具备了多方面的技术性能优势。在含有强地杂波的目标探测场景中,本文理论分析并仿真验证了机载LFMC...
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 MIMO雷达研究动态
1.3 STAP研究动态
1.4 基于知识辅助的自适应检测研究动态
1.5 本文针对的主要问题
1.6 本论文的结构安排
第二章 正交波形虚拟孔径MIMO雷达
2.1 静止点目标回波模型
2.2 MIMO雷达虚拟孔径原理
2.3 MIMO虚拟阵处理方式
2.3.1 全虚拟阵元处理方式
2.3.2 有效虚拟阵元处理方式
2.4 奈奎斯特虚拟阵的性能分析与仿真验证
2.4.1 稀疏发射、紧凑接收的奈奎斯特虚拟阵
2.4.1.1 角分辨力与测角精度
2.4.1.2 抗干扰性能
2.4.1.3 杂波抑制性能
2.4.2 紧凑发射、稀疏接收的奈奎斯特虚拟阵
2.4.2.1 角分辨力与测角精度
2.4.2.2 抗干扰性能
2.4.2.3 杂波抑制性能
2.5 本章小结
第三章 机载LFMCW-MIMO雷达杂波特性与处理性能分析
3.1 机载LFMCW-MIMO雷达信号模型
3.1.1 点目标模型
3.1.2 积分式杂波模型
3.1.3 杂波计算要素
3.1.3.1 分辨单元有效面积
3.1.3.2 杂波散射系数建模
3.1.3.3 高度线杂波建模
3.2 杂波距离旁瓣泄漏特性与非自适应空时处理性能分析
3.2.1 LFMCW信号的杂波距离旁瓣泄漏
3.2.2 杂波泄漏特性分析
3.2.3 非自适应空时处理与性能分析
3.3 仿真验证
3.3.1 仿真条件与参数
3.3.2 LFMCW信号杂波泄漏特性验证
3.3.2.1 近程目标
3.3.2.2 远程目标
3.3.3 非自适应空时处理性能验证
3.4 本章小结
第四章 MIMO虚拟阵GSC-STAP算法中的阻塞矩阵构造
4.1 MIMO虚拟阵波束域GSC-STAP原理
4.1.1 STAP算法基本原理
4.1.2 直接形式的波束域STAP算法原理
4.1.3 基于GSC的波束域STAP算法原理
4.2 MIMO虚拟阵阻塞矩阵的常规构造方法
4.2.1 阻塞矩阵构造与角度-多普勒域零点
4.2.2 MIMO虚拟阵方向图的零点偏移问题
4.2.3 去加权法
4.2.4 零点估计法
4.3 基于MGSOP算法的MIMO虚拟阵阻塞矩阵构造与GSC-STAP框架
4.3.1 最优GSC-STAP滤波器的阻塞矩阵构造方法
4.3.1.1 OSPP算法
4.3.1.2 MGSOP算法
4.3.2 GSC自适应滤波器
4.3.2.1 收敛性能分析
4.3.2.2 MIMO虚拟阵的GSC-STAP滤波器应用框架
4.4 仿真验证
4.4.1 去加权法和零点估计法
4.4.2 MGSOP算法在ULA-MIMO雷达中的应用
4.4.3 MGSOP算法在NLA-相控阵雷达中的应用
4.5 本章小结
第五章 MIMO虚拟阵降维GSC-STAP算法中的阻塞矩阵正交化
5.1 基于常规GSC的波束域降维STAP原理
5.2 最优降维阻塞矩阵的条件与构造方法讨论
5.3 波束域降维STAP方法
5.3.1 固定通道降维方式
5.3.2 最优通道降维方式
5.4 基于MGSOP算法的降维阻塞矩阵正交化
5.4.1 固定通道降维STAP中的阻塞矩阵预处理
5.4.2 最优通道降维STAP中的阻塞矩阵预处理
5.5 降维GSC自适应滤波器
5.6 MIMO虚拟阵的降维GSC-STAP滤波器应用框架
5.7 仿真验证
5.7.1 MGSOP算法在固定通道降维STAP中的应用与性能验证
5.7.2 MGSOP算法在最优通道降维STAP中的应用与性能验证
5.8 本章小结
第六章 基于知识辅助的机载MIMO雷达自适应检测算法
6.1 信号模型
6.2 杂波谱表征
6.2.1 一阶表征方法
6.2.2 二阶表征方法
6.3 检测器
6.3.1 FO-GLRT检测器
6.3.1.1 1假设下的参数估计
6.3.1.2 0假设下的参数估计
6.3.2 SO-GLRT检测器
6.3.3 检测性能分析
6.4 仿真验证
6.4.1 矩阵基的选择区间与数量对CNCM估计性能的影响
6.4.2 FO-GLRT和SO-GLRT检测器的性能验证
6.5 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 本文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3886477
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 MIMO雷达研究动态
1.3 STAP研究动态
1.4 基于知识辅助的自适应检测研究动态
1.5 本文针对的主要问题
1.6 本论文的结构安排
第二章 正交波形虚拟孔径MIMO雷达
2.1 静止点目标回波模型
2.2 MIMO雷达虚拟孔径原理
2.3 MIMO虚拟阵处理方式
2.3.1 全虚拟阵元处理方式
2.3.2 有效虚拟阵元处理方式
2.4 奈奎斯特虚拟阵的性能分析与仿真验证
2.4.1 稀疏发射、紧凑接收的奈奎斯特虚拟阵
2.4.1.1 角分辨力与测角精度
2.4.1.2 抗干扰性能
2.4.1.3 杂波抑制性能
2.4.2 紧凑发射、稀疏接收的奈奎斯特虚拟阵
2.4.2.1 角分辨力与测角精度
2.4.2.2 抗干扰性能
2.4.2.3 杂波抑制性能
2.5 本章小结
第三章 机载LFMCW-MIMO雷达杂波特性与处理性能分析
3.1 机载LFMCW-MIMO雷达信号模型
3.1.1 点目标模型
3.1.2 积分式杂波模型
3.1.3 杂波计算要素
3.1.3.1 分辨单元有效面积
3.1.3.2 杂波散射系数建模
3.1.3.3 高度线杂波建模
3.2 杂波距离旁瓣泄漏特性与非自适应空时处理性能分析
3.2.1 LFMCW信号的杂波距离旁瓣泄漏
3.2.2 杂波泄漏特性分析
3.2.3 非自适应空时处理与性能分析
3.3 仿真验证
3.3.1 仿真条件与参数
3.3.2 LFMCW信号杂波泄漏特性验证
3.3.2.1 近程目标
3.3.2.2 远程目标
3.3.3 非自适应空时处理性能验证
3.4 本章小结
第四章 MIMO虚拟阵GSC-STAP算法中的阻塞矩阵构造
4.1 MIMO虚拟阵波束域GSC-STAP原理
4.1.1 STAP算法基本原理
4.1.2 直接形式的波束域STAP算法原理
4.1.3 基于GSC的波束域STAP算法原理
4.2 MIMO虚拟阵阻塞矩阵的常规构造方法
4.2.1 阻塞矩阵构造与角度-多普勒域零点
4.2.2 MIMO虚拟阵方向图的零点偏移问题
4.2.3 去加权法
4.2.4 零点估计法
4.3 基于MGSOP算法的MIMO虚拟阵阻塞矩阵构造与GSC-STAP框架
4.3.1 最优GSC-STAP滤波器的阻塞矩阵构造方法
4.3.1.1 OSPP算法
4.3.1.2 MGSOP算法
4.3.2 GSC自适应滤波器
4.3.2.1 收敛性能分析
4.3.2.2 MIMO虚拟阵的GSC-STAP滤波器应用框架
4.4 仿真验证
4.4.1 去加权法和零点估计法
4.4.2 MGSOP算法在ULA-MIMO雷达中的应用
4.4.3 MGSOP算法在NLA-相控阵雷达中的应用
4.5 本章小结
第五章 MIMO虚拟阵降维GSC-STAP算法中的阻塞矩阵正交化
5.1 基于常规GSC的波束域降维STAP原理
5.2 最优降维阻塞矩阵的条件与构造方法讨论
5.3 波束域降维STAP方法
5.3.1 固定通道降维方式
5.3.2 最优通道降维方式
5.4 基于MGSOP算法的降维阻塞矩阵正交化
5.4.1 固定通道降维STAP中的阻塞矩阵预处理
5.4.2 最优通道降维STAP中的阻塞矩阵预处理
5.5 降维GSC自适应滤波器
5.6 MIMO虚拟阵的降维GSC-STAP滤波器应用框架
5.7 仿真验证
5.7.1 MGSOP算法在固定通道降维STAP中的应用与性能验证
5.7.2 MGSOP算法在最优通道降维STAP中的应用与性能验证
5.8 本章小结
第六章 基于知识辅助的机载MIMO雷达自适应检测算法
6.1 信号模型
6.2 杂波谱表征
6.2.1 一阶表征方法
6.2.2 二阶表征方法
6.3 检测器
6.3.1 FO-GLRT检测器
6.3.1.1 1假设下的参数估计
6.3.1.2 0假设下的参数估计
6.3.2 SO-GLRT检测器
6.3.3 检测性能分析
6.4 仿真验证
6.4.1 矩阵基的选择区间与数量对CNCM估计性能的影响
6.4.2 FO-GLRT和SO-GLRT检测器的性能验证
6.5 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 本文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3886477
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3886477.html