MIMO雷達相位編碼信號集設計.pdf

1、多輸入多輸出（Multiple-Inpult Multiple-Output，MIMO）雷達具有多個發(fā)射天線和接收天線，按照天線之間距離的遠近，通常將MIMO雷達分為分布式和集中式兩類。分布式MIMO雷達的天線間距較大，具有空間分集增益，使雷達可以從不同角度對目標進行觀測，從而對抗目標的閃爍效應，提高探測能力；集中式MIMO雷達的天線間距較小，每個天線可以獨立地發(fā)射不同波形，能夠實現(xiàn)靈活的波形分集，相比傳統(tǒng)的相控陣雷達，集中式MIMO雷

2、達可以提供更多的系統(tǒng)自由度，具有更高的分辨率以及更好的參數(shù)識別能力。本文以集中式MIMO雷達為研究對象，主要研究了其相位編碼信號集的設計問題。研究內容包括利用GS算法設計MIMO雷達正交相位編碼信號集、利用代數(shù)方法設計MIMO雷達正交相位編碼信號集、基于Golay互補序列空時編碼的MIMO雷達波形設計以及設計具有多普勒容忍性的完全互補序列?，F(xiàn)將本文的主要研究內容概括如下：
　　1.研究了MIMO雷達正交相位編碼信號集的優(yōu)化設計問題

3、。針對現(xiàn)有的MIMO雷達正交相位編碼信號集設計算法所得信號集相關旁瓣較高的問題，提出了一種混合Gerchberg-Saxton（GS）算法。該算法由改進的GS算法和迭代碼選擇算法兩個步驟組成。首先將最小化信號集相關旁瓣總能量的優(yōu)化問題化簡成低次的較容易求解的問題，然后將GS算法從一維擴展到多維，并針對極小化問題改進了其物面和頻譜面的約束條件，利用改進后的GS算法求解該極小化問題。再針對基于信號集相關旁瓣峰值的代價函數(shù)，利用迭代碼選擇算法

4、對第一步所得結果進一步優(yōu)化，最后得到相關性能更好的正交信號集。仿真結果表明，該方法所設計的正交相位編碼信號集的自相關旁瓣和互相關都較低，同時，優(yōu)化所需的時間相比已有算法具有一定的優(yōu)勢。
　　2.針對正交相位編碼信號集設計中數(shù)值優(yōu)化方法計算量和存儲量較大，效率較低的問題，提出了一種代數(shù)理論設計方法。首先利用逆歸約相乘法確定能夠產生序列族F的多項式，然后構造以該多項式為特征多項式的線性迭代方程，并利用線性移位寄存器進行求解來獲得序列族

5、，最后將該序列族映射為信號碼集，從而完成信號集設計。仿真實驗表明該方法所設計波形具有良好的非周期自相關和互相關性能，并且碼集序列數(shù)量大，相比現(xiàn)有優(yōu)化方法，產生碼集的效率有較大提高，利于工程實現(xiàn)。
　　3.提出了一種基于Golay互補序列空時編碼的MIMO雷達波形設計方法。通過對Golay互補序列構成的脈沖串進行空時編碼來降低MIMO雷達各發(fā)射天線所發(fā)射波形之間的時域互相關，并利用Golay互補序列的互補性質減小自相關旁瓣，降低了波

6、形脈沖壓縮后的旁瓣；當目標運動時，會引入多普勒頻移，從而導致所設計波形的相關性能變差，脈沖壓縮性能嚴重下降，為此通過零空間向量加權法對脈沖壓縮之后的波形進行多普勒補償，顯著降低了波形的旁瓣，有利于目標的檢測和后續(xù)處理。仿真結果驗證了所提方法的有效性。
　　4.針對完全互補序列的多普勒敏感性問題，提出了一種優(yōu)化方法來設計具有多普勒容忍性的完全互補序列。通過引入一個輔助變量，將該設計問題建模成一個約束極小化問題，并通過序列二次規(guī)劃算法