分布式MIMO雷达信号检测相关技术研究

发布时间：2020-06-13 03:54

【摘要】：MIMO(多输入多输出)技术在通信中已被广泛应用,它利用多天线收发阵列来抵抗多径效应,受此启发,Eran Fishler等人将MIMO理念与雷达技术结合起来,提出了MIMO雷达的概念。MIMO雷达当前主要可以分为两类:一是天线阵元集中放置的集中式MIMO雷达,这与传统的相控阵有诸多共同点,是相控阵在多天线领域的延伸;另一类为天线阵元分布式放置的分布式MIMO雷达,它将MIMO通信的特点更好地汲取和吸收了,其收发天线阵列空间充分分离,能利用空间分集增益对抗目标RCS闪烁,有效地提升系统性能,这类MIMO雷达也是本文的研究重点。本文主要针对分布式MIMO雷达系统,研究其信号检测相关技术。本文的主要工作如下:首先简要说明了MIMO雷达的背景和意义,并对MIMO雷达的国内外研究现状进行了介绍,主要包括了信号模型、波形设计、参数估计、信号检测等。接着阐述了MIMO雷达的基本原理,如目标起伏模型、MIMO雷达的特点和关键技术,并建立了集中式MIMO雷达、短基线分布式MIMO(SDMIMO)雷达和长基线分布式MIMO(LDMIMO)雷达的信号模型。然后简要介绍了目标检测的基本原理,包括N-P检测器、二元检测模型、检测器性能指标等,并针对只存在接收机内部独立噪声的理想环境,推导了相控阵、SDMIMO、LDMIMO雷达的N-P检测器,并对比分析了SDMIMO与LDMIMO雷达的检测性能,同时对比了SDMIMO雷达与相控阵雷达的检测性能。接着针对非理想环境,推导并对比分析了SDMIMO和相控阵雷达的N-P检测器。当除了存在内部噪声还存在外部杂波时,将杂波建模为复合高斯杂波模型,比较相控阵和SDMIMO雷达的抗噪声和抗杂波能力;当目标RCS散射系数并不完全独立(部分相关)时,将目标存在时的检测统计量利用伽马分布近似,并将其与忽略散射系数相关性得到的检测性能曲线和蒙特卡罗实验得到的实际性能曲线进行对照分析,验证了此方法的合理性。最后,针对杂波功率未知情况下,推导并分析了相控阵雷达、短基线分布式MIMO雷达和长基线分布式MIMO雷达的两种恒虚警检测器——单元平均恒虚警检测器和有序统计量恒虚警检测器。并针对这两种检测器,对LDMIMO、SDMIMO和相控阵雷达的检测性能进行互相对比分析。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.51

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