MIMO雷达正交离散频率编码波形设计

MIMO雷达通过发射相互正交的信号能有效提高雷达的性能。设计具有低自相关旁瓣和低互相关的正交信号是MIMO雷达实现的关键。本文以自相关、互相关峰和能量为代价函数,基于改进的遗传算法,采用非全码来优化设计离散频率编码,进行了仿真优化设计。结果表明该算法是有效的。     

基于幺模矩阵的MIMO雷达正交编码信号设计

针对MIMO雷达发射正交波形的要求,提出一种基于幺模矩阵的MIMO雷达信号设计的方法,该方法采用循环迭代算法,设计产生一组幺模的正交相位编码信号,通过仿真实验表明,由此算法设计信号波形具有较低的相关峰值旁瓣电平(PSL)和归一化的互相关峰值(CP)、支持更长的发射信号码长及良好的多普勒分辨率。且此算法具有收敛速度快、性能稳定、运算量低的特点。     

最大化SINR 的MIMO 雷达发射协方差矩阵设计

对于由实际阵元功率放大器非线性特性引起的波形畸变问题,现有多输入多输出(MIMO)雷达发射协方差矩阵设计方法大都不能在解决的同时保证较高的输出信干噪比(SINR)。鉴于此,文中以最大化输出SINR 和保证MIMO 雷达高自由度为设计目标,结合二相编码(BPSK)波形满足恒模约束的特性,给出了一种满秩发射协方差矩阵,验证了提出的协方差矩阵可以用于生成BPSK 波形,并推导了其可获得的最大输出SINR。仿真结果表明,当干扰位置已知时,文中方法拥有较高的输出SINR,同时能够抑制更多的干扰。     

MIMO雷达正交相位编码信号设计及分析

针对MIMO雷达发射正交波形的要求,提出一种采用相位编码设计MIMO雷达信号的方法。该方法采用遗传优化算法,设计产生一组正交相位编码信号,并分析该组信号的自相关和互相关特性。文章最后分析了采用正交相位编码信号设计MIMO雷达信号存在的一些问题。     

基于松弛交替投影的MIMO雷达相位编码波形设计

任务场景日趋复杂给MIMO（Mutiple-Input Mutiple-Output）雷达带来诸多挑战。为应对强散射体遮蔽干扰、阵元间波形互扰及特定频带干扰等复杂电磁环境,该文提出一种松弛迭代谱拟合交替投影算法来设计相位编码波形。该算法基于功率谱拟合及交替投影框架,并引入扩展的加速因子;首先,凭借功率谱与非周期相关函数的傅里叶变换关系,将相关特性拟合问题转化为功率谱近似问题;然后,构建理想波形频谱并利用松弛机制扩展优化投影区;最后,利用快速傅里叶变换及加速交替投影机制迭代优化。计算机仿真表明,该算法运算效率高、可有效避免局部停滞,与当前流行算法相比更适合在线波形设计。     

MIMO阵列雷达检测中的自适应空时编码设计

该文从改善MIMO阵列雷达检测性能的角度研究了自适应空时编码的设计问题,考虑了多目标环境、杂波复幅度的空时相关性及其自适应估计等较为复杂的情况,推导了最优准则以及两种次优准则的空时编码设计公式,阐述了3种准则之间以及它们与正交空时编码设计和发射波束方向图匹配设计准则之间的联系与区别。仿真结果表明,相对于非自适应的正交空时编码设计,3种具有自适应能力的设计准则得出的空时编码矢量都能较大程度地提高检测器输出的信号杂波噪声比,达到了改善MIMO阵列雷达检测性能的目的。     

基于期望方向图匹配的MIMO雷达恒模发射波形设计算法研究

为提升MIMO雷达发射功率利用率,改善对目标的探测性能,研究了期望方向图匹配下的发射波形设计方法。建立了发射波形恒模约束下的方向图匹配加权优化模型;基于循环优化和majorization-minimization(MM)算法对原始非凸优化问题进行求解,通过构造合适的上界函数,可将原始问题松弛为等式约束下的序列线性规划问题,并能保证算法的收敛性;由于每一次迭代都能给出子问题的闭式解,因而所提方法的计算复杂度较低;仿真实验表明了所提方法的有效性。     

基于改进正弦余弦算法的MIMO雷达相位编码信号集设计

针对MIMO雷达相位编码信号集的优化设计问题,提出一种改进正弦余弦优化算法.该算法通过引入Lévy飞行,扩大对目标点位置的搜索范围,防止陷入部分最佳;并设置控制参数,提高收敛速度,均衡全局搜索和局部搜索能力;借鉴粒子群算法的权重思想改变自适应更新方程,提高收敛精度,从而达到寻求最佳结果的目的.基于改进正弦余弦优化算法不...     

MIMO天波雷达非连续谱正交相位编码波形设计

为提高MIMO天波雷达的发射波形的距离分辨力,以减小检测单元尺寸,改善信杂比和目标定位精度,针对MIMO天波雷达工作环境恶劣,干扰较多,寂静频带非连续的情况,用几个不连续的寂静频带来合成大的有效带宽,给出了两种非连续谱条件下正交相位编码波形的设计方法。采用产生满足特定频谱约束的相位编码信号的循环迭代算法生成,利用算法对初值的敏感性,设定不同随机初值,即可生成一组发射波形,仿真证明了该方法的有效性。通常谱约束越强,波形性能（自相关、互相关和分辨力等）越差,调节谱约束的强弱,即可得到满意的正交相位编码波形,所设计的波形充分利用了频谱资源,大幅提高了发射波形的距离分辨力。      

MIMO雷达正交连续相位编码波形研究

正交波形设计是实现MIMO体制雷达波形分集能力的前提,其自相关函数旁瓣电平和互相关函数电平大小直接影响MIMO雷达波形分集的性能。对MIMO雷达波形的形式、优化算法的选择、波形设计的结果进行了研究,并和传统的多相码、遗传算法等进行了仿真比较。     

基于遗传算法的MIMO雷达正交编码信号波形优化

MIMO雷达通过发射正交编码信号来获得独立的空间分集增益,改善目标检测识别性能。它对发射信号波形优化设计提出了更高的要求:首先信号为正交信号,以便减低信号间干扰并获得独立的空间分集增益;其次信号为大时宽、宽带宽的脉冲压缩信号,以便解决探测距离和距离分辨率的矛盾。文中根据以上两条要求构造适合的适应度函数,提出了一种基于遗传算法的正交编码信号设计方法,为正交MIMO雷达发射信号进行波形优化,仿真结果和实验分析验证了算法的有效性和可行性。     

基于 DFT 的 MIMO 雷达发射方向图设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达的发射方向图设计问题,为了在保证方向图匹配性能以及空域弱互相关性的前提下,有效降低计算复杂度,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的方向图设计算法。该算法先依据方向图的匹配性能及空域互相关性构建代价函数,再利用DFT 构造发射信号协方差矩阵,从而避免了采用传统凸优化方法引入的极高复杂度。理论分析表明,该算法设计的信号协方差矩阵能够满足方向图设计模型中的基本约束条件,同时使得代价函数最小,具备一定的合理性。仿真及性能分析结果表明,该算法计算复杂度低,且设计出的方向图匹配性能良好、空域互相关性小。     

基于随机步进频信号的MIMO波形设计和成像方法

基于MIMO雷达系统的宽带雷达成像是空间感知领域一个很有前景的研究方向.波形设计是宽带MIMO雷达系统需要解决的首要问题.对于MIMO宽带信号一般要求各雷达发射信号相互正交且自相关函数具有窄的主瓣和低旁瓣特性.文中详细分析了随机步进频信号自相关函数的统计特性,证明大的步进频数利于MIMO雷达成像,进而提出了一种基于遗传算法的MIMO波形设计方法,该算法中利用随机频率编码矩阵生成遗传算法的初始种群.最后将所设计的波形用于MIMO雷达成像的仿真实验,其结果证明了文中的波形设计方法可以有效降低MIMO雷达系统中不同通道之间的相互干扰,利于雷达成像.     

超宽带多发多收雷达系统的信号源设计及实现

多发多收超宽带雷达和通信系统是当今研发热点,国内外多有相关报道,而信号源的设计及实现是其关键技术之一。目前用扩频模块来实现GHz 脉冲信号的信号源,结构复杂、成本高。对此,设计和制作了一款由可编程逻辑器件FPGA 和DDS 芯片组成并产生GHz 脉冲信号的信号源,其核心是ADI公司的DDS芯片AD9914和Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA芯片作控制芯片,此信号源获得了高达1.4 GHz的大带宽多通道同步雷达脉冲信号,频率切换时间达到ns级,且频率、相位和幅值都可控,其性能在国内具有先进性,并具有实际应用价值。     

MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究

多输入多输出雷达(MIMO Radar)体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达(OTHR)面临的杂波多普勒扩展提供了一条有效的解决途径。具有良好的自相关性能和低互相关电平的正交波形集是MIMO雷达体制应用的关键。从信号处理的角度出发,利用互模糊函数对正交频分线性调频信号(OFD-LFM)的互相关峰值幅度及位置进行了分析,给出了正交信号的设计规律,仿真实验验证了分析的正确性。     

基于知识辅助的MIMO雷达波形设计方法

该文针对雷达系统受到天线主瓣和副瓣杂波以及强干扰影响时性能下降问题,提出基于距离扩展目标和杂波先验信息的MIMO雷达波形设计方法。首先建立了目标函数,综合考虑了波束主瓣增益、旁瓣杂波抑制能力以及目标输出SCNR的改善性能;然后在优化问题求解中对约束条件进行松弛,使得波形矩阵空域和时域2维解耦合,从而实现空域波束形成和时域波形设计独立优化求解;其次利用L-BFGS算法设计恒模的发射波形矩阵,形成低副瓣的波束方向图和较深的强杂波抑制凹口,并基于目标输出SCNR最大化准则,利用迭代算法分步求解优化的主瓣发射波形和接收滤波器;最后通过电磁仿真的距离扩展目标数据验证所提算法的有效性。     

干扰背景下MIMO雷达部分相关信号设计

在干扰背景下,集中式MIMO雷达可以通过设计发射波形提高系统的输出信干噪比,然而优化后的波形通常会具有较高的自相关旁瓣,降低了接收机对弱目标的检测性能。该文提出一种干扰背景下MIMO雷达部分相关信号设计方法。该方法在兼顾发射信号峰均比(PAPR)的同时,在发射天线对正交恒模波形进行加权处理,并以最大化接收机系统的输出信干噪比为准则建立目标函数,给出一种基于拟牛顿法的连续优化算法求解目标函数,获得最优加权,使得系统的输出信干噪比得到提升。仿真结果表明,该方法能够有效地抑制干扰,并可自适应地将发射信号能量辐射向目标方向,提高系统输出信干噪比。     

基于扩频信号的MIMO雷达波束形成研究

多输入多输出雷达使用多个发射天线发射独立的信号,使用多个天线接收回波信号,对回波信号进行分离,相当于形成一个大的虚拟阵列。这里使用二进制扩频码分多址信号作为不同发射天线的发射信号。由于编码相关产生的高旁瓣,传统距离压缩方法不能产生恰当的目标距离像。使用Capon波束形成方法来降低距离旁瓣,同时产生更高的角度分辨率,可用于对目标成像。     

一种基于信道估计的MIMO雷达空时信号设计方法

多输入多输出雷达的新颖之处在于它利用空间分集和波形分集来改善雷达的性能。合理的波形设计可以更好地实现空间分集,该文在杂波统计特性已知的条件下,提出了一种基于信道参数估计的MIMO雷达空时信号设计方法。该方法在推导出信道参数的线性贝叶斯估计之后,通过最小化贝叶斯估计均方误差的方法来优化发射信号。该方法设计的优化信号为杂波协方差矩阵的函数,论文从信息论的角度验证了该结论的正确性。仿真结果表明MIMO雷达发射该方法设计的信号可改善目标的检测性能。