弹载MIMO雷达实时信号处理机研制

发布时间：2020-03-21 17:13

【摘要】：MIMO(Multi-Input Multi-Output)雷达与传统的相控阵雷达相比,在目标检测、参数估计、干扰抑制以及低截获等方面具有更为明显的优势。MIMO雷达因其体制的优越性能将成为下一代精确制导武器技术的研究热点,因此研制弹载MIMO雷达实时信号处理机具有重要的研究价值。本文完成的主要工作如下:1、采用异构可重构计算架构,设计了一种多板卡协同的高性能、低功耗、小型化弹载MIMO雷达实时信号处理机,包括12通道高速D/A信号产生板卡、12通道高速A/D信号采集预处理板卡、高性能FPGA+多核DSP并行处理板以及高传输带宽数据转接板,完成了12通道A/D和D/A高精度同步设计。2、针对多通道幅相一致性在线校准问题,研究了通道间同步误差来源,并通过建模仿真分析了通道间幅相不一致性对MIMO雷达信号处理算法的影响。同时依据窄带信号的幅相误差校准原理,完成了在线校准及补偿的软件设计与功能实现,提升了收发通道间的幅相一致性。3、依据弹载MIMO雷达的工作时序,构建了信号处理机与各弹载分机协同的程序框架,开发了雷达时序主控程序与信号处理底层BSP(Board Support Package)板级支持包,实现了MIMO雷达中频信号预处理功能,完成了信号处理机的硬件集成、调试与模拟环境下的功能验证。
【图文】：

性的目标识别能力；五是扰干强，有效对抗远距离作战环境下的复杂电磁干扰；六是长时间工作，需要从距目标数十公里一直工作到命中目标，时间长达百秒量级。图1.1 美军 F14 战机挂载的超远程空空导弹 AIM-54传统雷达面临越来越严苛的战场环境，干扰的强度与方式都再不断地更新升级。多频段、宽范围、瞄准式甚至应答式等类型的干扰致使弹载雷达无法识别作战目标[5]。

3析的可行性，2003 年林肯实验室开展了 MIMO 雷达系统的研制工作。2004 年林肯实验室研制了两种基于发射分集的MIMO数字阵列雷达实验系统，如图1.2(a)和图1.2(b)分别为 L 波段 MIMO 雷达实验系统和 X 波段 MIMO 雷达实验系统。2004 年贝尔实验室首次设计并研制了发射和接收全分级的 MIMO 雷达系统，该系统通过增大单个独立阵列天线间距的方式来增大雷达发射信号的空间分集增益，，由于单个独立阵列天线间距增大使得观测目标角度展宽，因此有效地解决了MIMO雷达散射截面积（RCS）起伏问题。2005 年林肯实验室和贝尔实验室分别进行了相关原理样机的测试试验。据美国军事网的相关报道，2010 年期间美军战机成功装载了一种基于 MIMO 雷达体制的机载有源相控阵雷达实验系统[14]。(a) L 波段 MIMO 雷达实验系统 (b) X 波段 MIMO 雷达实验系统图1.2 美国 MIT 林肯实验室的 MIMO 雷达实验系统随着 MIMO 雷达技术研究的不断深入，目前国内外学者在雷达天线设计、发射波形设计和回波信号处理等方面的研究都取得了新进展[15]。2006 年，E.Fishler 与A.Haimovich 等人采用目标散射的多样性方法来提高雷达性能，并首次提出了统计MIMO 雷达的概念。2007 年
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.51;TJ76

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本文编号：2593661