基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法

《基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第26卷第4期2012年08月空军雷达学院学报JoumalofAirForceRadarAcademyVoL26No.4Aug.2012文章编号:1673-8691(2012)04-0235-05基于MIM0技术的相控阵雷达及目标检测方法喻龙1,王党卫2,马晓岩'(1•空军预警学院研究生管理大队，武汉430019；2.空军预警学院三系，武汉430019；3•空军预警学院，武汉430019)摘要:针对传统的相控阵雷达存在的高硬件复杂度问题，提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的相控阵雷达系统(MIMO-LPC).首先建立了MIMO-LPC雷达的信号模型，对MI

2、MO-LPC系统特性进行了分析，在此基础上给出了MIMO-LPC回波相位补偿以及目标检测方法.利用仿真数据对■所提出系统和目标检測方法的有效性进行了测试.测试结果表明，采用恒虚警目标检测方法,MIMO-LPC的检测概率与相控阵雷达的检测概率基本相同，从而证实了所提出系统和检测方法的有效性.该系统为减少大型远程相控阵雷达的经济成本提供了一种方法.关键词：MIM0雷达；相控阵雷达；相干处理中图分类号:TN958.93文献标志码：ADOI:10.3969/j.issn.1673-8691.2012.04.001收稿日期:2012-05-07基金项目：国家口然科学基金资助

3、项n(61179015);学院青年创新基金资助项n(XHQN104)作者简介：喻龙(1989-),男.硕士生•主要从事MIMO阵列雷达信号处理研究.相控阵雷达天线(PC)的波束是通过阵列上各阵元辐射相同信号在空间相干叠加来产生，为了在远距离空间形成具有一定二维分辨能力的波束，常需在阵列平面上配置大量独立阵元和和应的发射与接收组件(T/R组件)，使得系统具有极高的阵列硬件复杂度和造价.为此，如何冇效降低相控阵犬线阵元数或T/R组件成为相控阵雷达的重要研究课题.目前，降低相控阵雷达天线阵元数或T/R组件的方法主要有稀疏阵列"I和多阶混合馈电方法种.但这2种方法有局限性

4、，前者降低了系统的天线增益，而后者不同阵元功率的分配随天线扫描角的变化而变化,限制了波朿指向控制的灵活性，均难以应川于远程预警雷达.多输入多输HKMIMO)雷达是国际上近十年新近发展起来的一种多通道新概念雷达体制，能同时形成对H标的多个虚拟观测通道，等效形成一个包含由发射阵元数与接收阵元数乘积个阵元的合成阵列.文献［8-9］研究表明，基于正交发射波形，MIM0雷达能以较低的硕件复杂度來完成与合成阵列相同采用率的实孔径阵列的功能，这无疑为阵列复杂度的减小提供了新的契机.然而，基于正交波形的M1M0雷达利用波形分集带来硬件复杂度降低的同时，会伴随着相干增益的降低.针对

5、这一问题，本文开展了4个方血的研究.受文献［10］启发，本文将窄带MIMO雷达阴进行了拓展，利用M1M0技术实现相控阵天线的低复杂度设计，同时乂结合多脉冲相参技术提高阵列的增益，提出了一种基于MIMO技术的低复杂度和控阵(以下简称为MIMO-LPC)需达；建立了MIMO-LPC雷达的信号模型，并对系统特性进行了分析；然后提出了MIMO-LPChl波相位补偿以及目标检测方法；最后利用仿貞数据对提出的系统和方法的有效性进行了测试，并与相控阵雷达进行了对比分析.1提出的MIMO-LPC雷达及特性分析1.1MIMO-LPC雷达系统组成木文提出的基于MIMO技术的低阵列复杂

6、度相控阵(MIMO-LPC)雷达为脉冲体制窄带雷达，其阵列由(M+M)个按特定空间位置共面配置的具有相同规模的独立相控阵子阵组成，冃•各子阵均包含MxM个均匀分布的收/发复用阵元.图1给出了M+M=9时M1MO-LPC雷达子阵的一种空间位置配置，是包含5Mx5M个阵元的均匀平面阵列天线的部分阵元.••••••••••••::一-子阵・・•・・•・・•••••••••••••・・•・・•・・•・・•・・•・・•图1MIMO-LPC雷达子阵空间位匱配置为了确保目标散射冋波能量以及更加密集的空间采样，该系统各独立子阵中MXM个收/发复用阵元同时发射相干脉冲波形，而不同子

7、阵发射波形彼此正交并共享相同频带，即系统需(M+NJ个正交波形.同时，为了有效接收廿标反射回波，子阵屮个收/发复用阵元处接收机均采用相同的信号处理流程，如图2所示.口标冋波经阵元天线接收后，通过混频和低通滤波解调载频，由(M+NJ个分别匹配丁(M+NJ个发射波形的滤波益进行脉冲压缩，形成(M+NJ路信号I叫波.该系统阵列共包含(M+M)个子阵，因此，所需T/R组件数为(“+NX)M2，而获得的回波数为(M十m)2m图2MIMO-LPC雷达子阵阵元接收机信号处理流程1.2信号模型为了方便理论分析与推导，假定M1MO-LPC雷达阵列位于X0"平面，阵列中心置于坐标中

8、心，(M+