基于目标检测的MIMO雷达天线布置新方法

发布时间：2021-01-27 00:01

　　本文研究多输入多输出（MIMO）雷达系统中基于目标检测的天线优化布置方法。考虑在给定空间区域中放置有限个雷达天线的问题,为了尽可能提高雷达检测目标的能力,以检测性能为评价指标,建立基于MIMO雷达目标检测的天线优化布置问题。该问题是一个高维度的非线性整数规划问题,随着天线数和空间区域的增大,问题的维度和传统方法的运算复杂度会急剧升高。本文将可放置天线的空间区域离散化为若干网格点,视天线和网格点为二部图中的顶点,把天线布置对检测性能的影响映射为二部图中带有权值的边,从而将天线布置优化问题转化成二部图中的匹配问题。进一步提出求解该问题的MIMO雷达天线布置稳定匹配（SM）方法和最大加权匹配（MWM）方法,采用该方法可以在多项式复杂度内解决天线优化布置问题。首先建立包含发射天线位置选择变量的MIMO雷达接收信号模型,推导纽曼-皮尔逊（NP）准则下的最优检测器,并分别在检测概率和检测器输出信噪比指标下分析MIMO雷达的目标检测性能及天线布置对检测性能产生的影响。推导检测器的输出信噪比,以此作为目标函数来建立天线优化布置问题。对该优化问题进行分析,将其转化为一个等价的二部图匹配问题。建立关于MI... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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图1-1分置MIMO雷达布局结构示意图

电子科技大学硕士学位论文22第三章MIMO雷达天线布置中的二部图理论上一章在NP准则下推导了最优检测器结构，并从检测概率和检测器的输出信噪比两个角度分析了目标检测性能及天线布置对检测性能的影响。本章开始，选择检测器输出信噪比指标来评估检测性能，对MIMO雷达天线布置问题展开研究。鉴于天线布置问题实质上是对天线位置资源的优化分配，可认为其属于资源分配类研究问题。又考虑到图论中二部图匹配理论的优势及其在通信资源分配领域的广泛应用，而在雷达资源分配研究中对图论这一工具的应用很少，尤其是在天线布置问题中就更少了。因此，本章提出利用二部图匹配理论解决天线优化布置问题。首先根据MIMO雷达接收信号模型提出基于检测器输出信噪比指标的发射天线优化布置问题。然后将天线布置转化为二部图中的匹配问题，建立天线优化布置的二部图模型。3.1信号模型与第二章MIMO雷达信号模型相同，在有目标出现的情况下，由于M个发射信号的共同作用，第n个接收天线在skT时刻的接收信号为11,,MQmnmqnqmsnqnmqRnTqErkaskTwkdd(3-1)N个接收天线的总接收信号矢量表示为rShw(3-2)区别是，本节假设发射天线位置是不确定的，即选择变量mqa未知。以最大化系统图3-1目标相对发射天线和接收天线的位置

?概念，然后在二部图匹配理论的基础上，建立MIMO雷达天线优化布置问题的二部图匹配模型。3.3.1二部图及其匹配理论二部图，也称为偶图，是分为两个部分的图。其中，这“两部分”指的是图中的顶点被分为两个独立的顶点子集，图中的边连接的是不同子集中的顶点。也就是说，同一个子集中的顶点之间没有连接，彼此之间是互相独立的。如图3-1(a)所示的二部图BGX,Y,E，其中的123Xx,x,x和123Yy,y,y分别表示具有三个顶点的两个顶点子集，边集,|,1,2,3ijExyij中的每条边连接的一个顶点在集合X中，另一个顶点在集合Y中。如图3-4(b)中所示，如果顶点子集X中的每个顶点和Y子集中的每个顶点之间都有边连接，我们称这样的二部图为完全二部图，如果我们给二部图BGX,Y,E中的每条边赋予一个权值，那么相依地就得到了一个加权二部图。所谓二部图中的一个匹配，指的是二部图中的一个边独立集，该边独立集合中的任意两条边在图中均为相邻的边，即任意两条边之间没有共同的端点。如果二部图中有一个匹配M，该匹配中的某条边与图中某个顶点v关联，则称顶点v是M的饱和点。在二部图的匹配类型中，一般分为最大匹配、完美匹配、最大加权匹配和稳定匹配，其中后两种是加权二部图中的匹配方式。下面分别给出以上四种匹配的相关概念。（1）最大匹配：在一个二部图的所有匹配中，包含边数最多的匹配，称为该图的最大匹配。一个图的最大匹配一定存在。(a)(b)图3-4二部图BGX,Y,E的示意图。(a)非加权二部图；(b)加权完全二部图


本文编号：3002054