【摘 要】
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最近十余年来,多发多收(MIMO)雷达作为一种新的雷达体制得到了科研人员的广泛关注。通常认为,利用MIMO雷达发射波形的可分离特性,可以提供比单发多收(SIMO)雷达更多的系统自由度、更长的等效相位中心基线,有望在目标检测、分辨和参数估计中得到更好的效果。但传统的MIMO雷达需要给每一个发射阵元配备独立的波形发生器,所以导致成本较高。另外,正交的波形也会破坏杂波的回波相关性,使杂波抑制无法依靠发射
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最近十余年来,多发多收(MIMO)雷达作为一种新的雷达体制得到了科研人员的广泛关注。通常认为,利用MIMO雷达发射波形的可分离特性,可以提供比单发多收(SIMO)雷达更多的系统自由度、更长的等效相位中心基线,有望在目标检测、分辨和参数估计中得到更好的效果。但传统的MIMO雷达需要给每一个发射阵元配备独立的波形发生器,所以导致成本较高。另外,正交的波形也会破坏杂波的回波相关性,使杂波抑制无法依靠发射自由度进行。慢时间MIMO雷达有望克服上面两个问题,有可能在机载雷达中得到使用。它建立在常规SIMO雷达基础之上,波形间的正交通过发射机的移相器在脉间实现。但其从基本理论到应用,包括模糊函数、杂波抑制方法和多普勒模糊带来的问题,还需要深入研究。因此开展机载慢时间MIMO雷达的研究具有重要意义。本文通过对典型慢时间MIMO多普勒频分多址(DDMA)信号的分析,建立了DDMA波形下的目标与杂波模型。从匹配滤波器输出出发,推导了DDMA波形的模糊函数,分析了DDMA波形对不同距离、不同速度目标的分辨能力,分析了DDMA信号中存在的目标盲速和多普勒模糊的问题。针对杂波多普勒模糊引起的盲速问题,研究了参差多普勒频移和相位抖动消除盲速的原理,在此基础上通过改进给出了一种解决目标盲速的新方法;针对DDMA MIMO雷达的杂波抑制问题,研究了DDMA波形的空时自适应处理(STAP)的因子化杂波抑制方法(FA)与扩展的因子化杂波抑制方法(EFA)方法,并改进常规SIMO雷达阵元脉冲域和阵元多普勒域STAP方法,将其应用于DDMA MIMO雷达中。论文主要工作概括如下:1.研究了DDMA波形下MIMO雷达的回波模型和方向图时变特性。建立了DDMA波形的目标和杂波回波模型,并在此模型下推导了DDMA波形随脉冲变化的方向图函数,最后通过仿真分析了该波形雷达的方向图特性。2.研究了DDMA信号消除目标盲速和多普勒模糊的方法。首先推导了DDMA波形的模糊函数,分析了DDMA波形对不同距离、不同速度目标的分辨能力,其次研究了已有的消除盲速的参差多普勒频移方法和相位抖动方法,最后给出了一种新的解决目标盲速和多普勒模糊的方法,该方法将一个CPI内的脉冲进行分段并对不同区段的脉冲添加不同的随机相位或固定相位,所得结果相比已有的方法能够获得更好的最小可检测速度。3.研究了DDMA MIMO雷达杂波抑制方法。首先研究了在DDMA MIMO雷达中实现FA与EFA进行杂波抑制的方法,比较了DDMA MIMO雷达和SIMO雷达的杂波抑制性能,其次通过改进常规SIMO雷达阵元脉冲域和阵元多普勒域STAP方法,并将其应用于DDMA MIMO雷达的STAP处理中,得到了DDMA MIMO的脉冲域降维处理方法,最后通过仿真分析了DDMA MIMO雷达的脉冲域与多普勒域空时处理方法的有效性。
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