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《多输人多输出系统(mimo，multiple input multipleoutput)mimo雷达毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、MIMO雷达研究背景多输人多输出系统(MIMO，Multipleinputmultipleoutput)原本是控制系统中的一个概念，表示一个系统有多个输入和多个输出．如果将移动通信系统的传输信道看成一个系统，则发射信号可看成移动信道(系统)的输入信号，而接收信号可看成移动信道的输出信号．从上个世纪90年代中期以来，Bel实验室等先后提出在无线通信系统中的基站和移动端均用多天线的方案，即对移动信道这样一个系统而言，有多个信号输入和多个信号输出(MIMO系统)．由于MIMO通信系统可获得空间分集增益，能显著地提高移动通信系统在衰落信道条件下的信道容量，特别对大的角度扩展信道
2、(极端情况是2π)，其性能改善犹为明显，理论分析表明，信道容量与收发两端天线阵元数有直接关系。雷达目标在不同的散射方向提供了丰富的散射信号，考虑地物等环境对目标不同部分散射信号的反射。雷达接收的信号应是各多径信号的叠加．具有与通信中角度扩展相似的特性，因此，相距一定间隔的两个接收天线接收的信号可以是相互独立的．另外，雷达目标具有明显的闪烁特性，理论和实验均表明，雷达目标在姿态和方向上的微小变化，都将导致雷达回波(即RCS，雷达截面积)的严重起伏，可达10—25dB．这种回波信号的起伏十分类似于移动信道的信号衰落，将严重影响常规雷达的探测性能．可见，雷达回波信号具有某些与
3、移动通信信道相似的特性，将已在移动通信中得到深入研究的MIMO概念，引伸应用于解决雷达信号接收和目标探测问题．应是一种可行的尝试。MIMO(Multiple-Input-Multiple-Out-put)技术能使雷达系统通过独特的时间--能量管理技术实现多个独立宽波束同时照射，是近年来雷达领域提出的一种全新的雷达体制,并已引起学者们的广泛关注。在2003到2004年的一些雷达会议上,如the37thAsilomarConferenceonSignals,SystemsandComputers,the38thAsilomarConference,以及2004IEEERad
4、arConference,学者们正式提出MIMO雷达的概念，并设立专题讨论了相关的理论问题。由此展开了国内外对MIMO技术在雷达中的应用研究。MIMO雷达同时采用多信号发射、多信号接收,多信号之间可以是时域、空域或极化域分离的,具有处理维数更高、收发孔径利用更充分、角分辨率更高的优点。MIMO雷达利用目标散射的空间分集引起的回波信号去相关特性,使回波平均接收能量近似于恒定(对空中目标的RCS进行平滑),改善目标RCS起伏、提高检测性能和目标的空间分辨力。将MIMO理论应用于雷达领域，根据经典的雷达探测理论。可从下面四个方面进行性能方面的评判：其一是雷达检测目标的能力和可
5、靠性；其二是对目标参数估计的精度；其三是对多目标的分辨能力；其四是目标参数估计的模糊性。MIMO原理及分类基于多阵元天线结构,M发N收的MIMO雷达同时发射相互正交的信号,这些多波形信号经由目标散射被N个接收阵元接收。由于正交关系,多个发射信号在空间中能够保持各自的独立性,这样从发射阵到接收阵在空间中就能够同时存在MN个通道,每个通道对应一条特定的发射阵元到目标、目标到特定接收阵元的路径组合,通道的时延与目标和收发阵元的位置有关。接收端的每个接收阵元都使用M个匹配滤波器分别对M个发射波形进行匹配,通过正交性分选可以得到MN个通道回波数据。图1给出了上述工作原理的示意图。
6、图1中的每个发射阵元的发射信号都被所有的接收阵元接收,反过来也就是说每个接收阵元都接收所有发射阵元的发射信号。这样通过发射阵元与接收阵元的一一配对能够产生出成倍于物理接收阵元数目或发射阵元数目的观测通道。MIMO雷达全向发射相互正交的信号,使得多发射波形在空间无法进行波束形成,这样发射波束主瓣增益将降低到原来的1/M,同时每个子阵发射功率变为原发射总功率的1/M,在距离R处的功率密度仅为原来的1/M,考虑功率衰减与距离平方的反比关系,雷达的抗信号截获性能明显提高。另外,由图1可以看出,MIMO雷达实际上是一种多通道雷达系统,多通道数据进行联合处理有助于提高雷达的各项性能
7、。MIMO雷达与传统阵列雷达的差别(1)阵列雷达系统是由许多相近空间中能发射或接收信号的无方向性天线组成,即满足发射阵列或接收阵列阵元的信号间有高度的相关性,能综合/同时形成多个波束并且同时扫描整个空域,但性能受到目标起伏的限制。目标在距离和方位的任何微小变化都能导致目标反射能量大幅增加或减少。RCS的减小使得回波能量减少以至于无法检测目标。(2)MIMO统计雷达将发射机和接收机传感器分开,发射机传感器阵列各个天线间距非常大,以至于对空间目标形成角展宽(空间分集);接收机传感器阵列的各个天线间距紧密,进行测向。每个收发天线对之间形成一个M
