单基地MIMO雷达波束综合与长时间积累技术的研究

发布时间：2017-04-15 14:08

  本文关键词：单基地MIMO雷达波束综合与长时间积累技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：MIMO雷达是近年来受到广泛关注的新体制雷达,本文首先总结了目前MIMO雷达的发展现状,指出了目前MIMO雷达发展的趋势与机遇,进而对MIMO雷达的分类及基本原理进行了详细的介绍。其中,本文重点介绍了基于子阵发射的宽发窄收MIMO雷达,推导了其阵列接收信号模型,并给出了子阵划分的方法。因其与其他MIMO雷达类型相比具有适应大型阵面及将波束形成与波形设计解耦设计等优点,本文选择了这种类型的MIMO雷达作为重点研究对象。本文重点研究了基于子阵发射的宽发窄收MIMO雷达两项重点技术,其一为发射宽波束综合技术,在该技术的研究中,本文首先给出了子阵发射信号模型的推导,进而提出了一种基于自适应梯度法的发射宽波束综合方法,其中,子阵阵元加权方式选用了仅相位加权,分析表明这种阵元加权方式能够有效利用发射机能量,对于MIMO雷达体制是最适用的。而该方法选用的优化方法即自适应梯度法是一种改进的梯度法,该方法具有收敛速度快、不容易陷入局部最优解等优点。本文所提出的这种宽波束综合方法是基于优化思想的,这在MIMO雷达波束形成研究领域仍然未被广泛采用,而本文弥补了这项空缺。本文进而对该方法进行了详细的仿真分析,分析了各种参数对于波束设计结果的影响。通过仿真验证能够证明该方法能够很好的适用于MIMO雷达宽波束形成问题。本文所研究的第二项重点技术为MIMO雷达长时间积累技术。因为MIMO雷达与传统雷达体制相比通常需要更长的积累时间,因此由于目标速度造成的回波包络走动尤为明显。如果想对目标进行有效的长时间相参积累,必须要解决的问题就是回波走动的问题。本文首先提出了一种正交连续相位编码波形作为研究对象,针对该信号推导了其匹配输出模型,并进而分析了引起回波包络走动的原因。之后,本文采用了Keystone变换作为回波包络走动校正的方法,对Keystone变换的原理进行了介绍,并且给出了在数字信号处理条件下Keystone变换的实现方法,进而介绍了Keystone变换后对回波进行相参积累的方法。最后,本文对Keystone变换校正回波包络移动进行了仿真验证,研究表明,Keystone变换在单目标及多目标下均能很好的校正目标回波包络的走动。最终本文给出了回波相参积累仿真结果。仿真证明本文所采用的方法能够很好的解决MIMO雷达长时间积累问题。
【关键词】：MIMO雷达 子阵 宽波束综合 仅相位加权 自适应梯度法 长时间积累 正交连续相位编码 Keystone变换
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要工作及安排11-13
• 第2章 基于子阵发射的宽发窄收MIMO雷达理论介绍13-25
• 2.1 MIMO雷达的分类介绍13-14
• 2.2 基于子阵发射的宽发窄收MIMO雷达概念及特点14-15
• 2.3 子阵划分问题分析15-18
• 2.4 子阵宽波束发射信号模型建立18-21
• 2.5 阵列窄波束接收信号模型建立21-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 基于子阵发射的MIMO雷达宽波束综合25-38
• 3.1 发射宽波束综合问题分析25-26
• 3.2 基于自适应梯度法的发射宽波束形成26-29
• 3.2.1 阵列权向量初值确定26-27
• 3.2.2 优化目标函数建立27-28
• 3.2.3 波束方向图最优权向量求解28-29
• 3.3 仿真结果与分析29-37
• 3.3.1 波束形状与过渡带宽关系仿真结果30-31
• 3.3.2 波束形状与旁瓣加权系数关系仿真结果31-33
• 3.3.3 波束形状与阵元数关系仿真结果33-36
• 3.3.4 面阵阵列波束图仿真结果36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 基于子阵的MIMO雷达长时间积累技术研究38-60
• 4.1 MIMO雷达长时间积累问题分析38-39
• 4.2 正交波形信号形式介绍39-44
• 4.2.1 正交波形问题分析39
• 4.2.2 正交连续相位编码信号形式介绍39-40
• 4.2.3 正交性分析40-41
• 4.2.4 仿真结果41-44
• 4.3 接收信号匹配处理与包络走动分析44-51
• 4.3.1 MIMO雷达运动目标回波模型44-47
• 4.3.2 MIMO雷达接收信号匹配处理47-48
• 4.3.3 回波包络走动的原因分析48-51
• 4.4 基于Keystone变换的包络走动校正方法51-54
• 4.4.1 Keystone变换的原理51-53
• 4.4.2 Keystone变换及相参积累的实现53-54
• 4.5 仿真结果与分析54-58
• 4.5.1 单目标回波包络走动校正仿真54-56
• 4.5.2 多目标下回波包络走动校正仿真56-57
• 4.5.3 Keystone变换前后相参积累输出仿真57-58
• 4.6 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张顺生,曾涛;基于keystone变换的微弱目标检测[J];电子学报;2005年09期

2 黄文俊;孙颖;;MIMO雷达基于子阵的波束形成性能分析[J];火控雷达技术;2011年04期

3 蒋铁珍;;MIMO雷达波束综合研究[J];中国电子科学研究院学报;2008年03期

4 罗仕红;刘春生;;相控阵-MIMO雷达发射波束形成[J];雷达与对抗;2010年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王青;MIMO雷达阵列设计方法研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 郝仁轩;MIMO雷达长时间积累技术研究及仿真平台设计[D];电子科技大学;2009年

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本文编号：308552