相控阵mimo雷达的信号模型、波束形成与检测性能-硕士论文

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1、西安电子科技大学硕士学位论文相控阵MIMO雷达的信号模型、波束形成与检测性能姓名：崔恒珺申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：冯大政20100601摘要I摘要相控阵-MIMO雷达结合相控阵雷达的优势（相干处理）和MIMO雷达的优势(波形多样性)，将发射阵分为多个相互间允许重叠的子阵，每个子阵相干发射与其它子阵相互正交的波形。通过对每个子阵进行加权，在空间进行波束导向（所有子阵导向相同）。这样，子阵与子阵之间形成相干MIMO雷达，各个子阵则分别是独立的相控阵雷达。相控阵-MIMO雷达拥有比相控阵雷达更好的角分辨率，更高的最多可检测目标上限，更大的虚拟孔径，更灵活的发

2、射/接受波形设计；拥有比相干MIMO雷达更高的发射相干所得，更高的输出信干噪比（SINR），同时降低了由于目标RCS衰落而引起的性能损失。本文首先介绍相控阵-MIMO雷达的信号模型；接着讨论相控阵-MIMO雷达的自适应波束形成，包括最优自适应波束形成（Full-MVDR）、基于特征空间的降维自适应波束形成、基于二维局域波束选取的降维自适应波束形成以及双边约束最小方差无畸变响应（TS-MVDR）波束形成；在此过程中，我们通过实验展示相控阵-MIMO雷达的性能，也将相控阵-MIMO雷达的性能和相控阵雷达以及MIMO雷达的性能进行了比较。最后从检测的角度给出了相控阵-MIMO雷达

3、的检测子。文中的理论分析以及仿真实验均显示出了相控阵-MIMO雷达相对于相控阵雷达和MIMO雷达的优势。关键词：相控阵JMIMO雷达MIMO雷达相控阵雷达自适应波束形成降维处理检测AbstractIIIAbstractPhased-MIMOradarcombinestheadvantagesoftheMIMOradar(suchaswaveformdiversity)withtheadvantagesofthephased-arrayradar(suchascoherentprocessing).Itstransmitarrayisdividedintoanumberofs

4、ubarraysthatareallowedtooverlap.Eachsubarrayisusedtocoherentlytransmitawaveformwhichisorthogonaltothewaveformstransmittedbyothersubarrays.Coherentprocessinggaincanbeachievedbydesigningtheweightvectorofeachsubarraytoformabeamtowardsacertaindirectioninspace(thesamedirectionforallsubarrays).I

5、nthemeanwhile,thesubarraysarecombinedjointlytoformaMIMOradarresultinginhigherangularresolutioncapabilities.Ontheonehand,comparedtothephased-arrayradar,phased-MIMOradarenablesimprovingangularresolution,increasingtheupperlimitonthenumberofdetectabletargets,improvingparameteridentifiability,e

6、xtendingthearrayaperturebyvirtualsensorsandenhancingtheflexibilityfortransmit/receivebeampatterndesign.Ontheotherhand,ascomparedtotheMIMOradar,phased-MIMOradarenjoysthetransmitcoherentprocessinggain,lessbeam-shapelosswhichleadstoperformancedegradationinthepresenceofthetarget’sRCSfadingandm

7、oresignaltonoiseratio(SNR)gain.Ourpaperfirstintroducesthesignalmodelofphased-MIMOradar,thendiscussestheissueofadaptivebeamforming,includingoptimaladaptivebeamforming（Full-MVDR）,dimensionreducedadaptivebeamformingbasedoneigenspace,dimensionreducedadaptivebeamfo