基于OFDM的MIMO雷达正交信号设计及应用

发布时间：2017-07-17 12:19

  本文关键词：基于OFDM的MIMO雷达正交信号设计及应用

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【摘要】：传统的雷达与通信系统中日益成熟的MIMO(Multi-Input Multi-Output)技术相结合,从而诞生了MIMO雷达这一全新的概念。MIMO雷达与SISO (Single-Input Single-Output)雷达相比,在性能方面有许多明显的进步：它具有更好的分辨率,更高的自由度,以及更强的对抗目标闪烁的能力。而它的性能高度依赖于工作信号的性质。对于相干MIMO雷达而言,各个发射波形之间的正交性保证了它们能够互不干扰,且在接收端可以被完全地分离开。因此,为相干MIMO雷达设计相互正交的波形已经成为了本领域的研究热点。本文以OFDM雷达信号作为研究的出发点,设计出一组相互正交的信号(Interleaved OFDM Signals)并将它们应用于相干MIMO雷达。本文首先推导了均匀线性排列类型的MIMO雷达发射和接收信号的数学模型,并以向量和矩阵的形式表达；接着详细地证明并分析了MIMO雷达的模糊函数。然后,在第三章的开始部分,先以OFDM雷达信号为对象,研究了模糊函数,以及距离分辨率和多普勒图像。研究表明OFDM雷达信号的模糊函数不会产生距离-多普勒耦合。受启发于OFDM信号的功率谱结构特点,通过对原OFDM的功率谱进行等间隔抽取,获得了一组相互正交的I-OFDM信号。接着推导了I-OFDM相干ULA-MIMO雷达信号的模糊函数。由于信号包含有随机信息,因此,关于它的推导都是从统计学的角度进行的。本文还验证了该信号的正交性,研究了零时延和零多普勒图像以及处理增益。然后利用蒙特卡洛仿真获得实验结果,从而验证了之前的理论分析。在本文第四章,提出了接收端对回波信号的处理方法。该方案首先在频域内对接收信号进行多普勒补偿,从而恢复了信号间的正交性；接着利用脉冲压缩技术将各个回波相互分离开并提取目标的距离信息。最后一部分是以PSoC 5LP可编程片上系统为核心的OFDM雷达系统实现的可行性研究。本文侧重分析了该芯片的功能特点及参数设置,为下一步的实现工作奠定基础。
【关键词】：正交信号 MIMO雷达 OFDM信号 波形设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 研究历史与现状10-11
• 1.3 本文的主要工作及内容安排11-13
• 2 MIMO雷达基本原理13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 MIMO雷达的数学模型推导13-19
• 2.2.1 ULA-MIMO雷达的数学模型推导14-17
• 2.2.2 MIMO雷达匹配滤波处理17-19
• 2.3 ULA-MIMO雷达模糊函数及其性质研究19-23
• 2.3.1 SISO雷达的模糊函数及其性质19-21
• 2.3.2 ULA-MIMO雷达的模糊函数21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 I-OFDM正交波形设计及性能分析24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 OFDM雷达信号研究24-30
• 3.2.1 OFDM信号原理及特点24-25
• 3.2.2 OFDM雷达信号的性能分析25-27
• 3.2.3 OFDM雷达信号的仿真实现27-30
• 3.3 基于I-OFDM的MIMO雷达信号设计30-39
• 3.3.1 I-OFDM信号的产生原理30-31
• 3.3.2 基于统计特性和模糊函数的I-OFDM信号性能分析31-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 I-OFDM信号处理及多普勒补偿算法40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 多普勒频移补偿方法40-44
• 4.3 多通道匹配滤波处理44-45
• 4.4 仿真结果及其分析45-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 基于PSoC5LP的单通道OFDM雷达设计及可行性分析51-64
• 5.1 引言51
• 5.2 PSoC系列片上系统的简介51-56
• 5.2.1 CY8C5868芯片介绍51-54
• 5.2.2 集成开发环境Creator简介54-56
• 5.3 基于PSoC芯片的单通道OFDM雷达架构设计56-62
• 5.3.1 射频部分分析56-60
• 5.3.2 片上信号处理及可行性分析60-62
• 5.4 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈金立;陈宣;朱艳萍;龙伟军;;统计MIMO雷达的多目标定位和速度估计方法[J];电讯技术;2013年08期

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本文编号：553556