杂波环境下MIMO雷达波形优化研究

【摘要】多输入多输出(MIMO，multipleinputmultipleoutput)雷达作为一种新体制雷达，近些年来已经得到了工程专业人员、学术界研究人员的广泛关注。传统相控阵雷达一般发射相干雷达信号，而MIMO雷达中每个天线阵元可发射任意信号，这种发射信号波形分集的方法使得MIMO雷达比相控阵雷达具有更好的缓解信号衰落、扩大虚拟孔径以及抗干扰等性能，因而获得参数估计、目标跟踪与识别、目标检测等性能的显著改善。本文主要对MIMO雷达波形优化的方法进行了研究，归纳来说，本文所做的主要工作有以下几个方面。（1）首先简要介绍MIMO雷达的信号模型，阐述其独特的信号处理流程。由于其在工作过程中多采用相互正交的信号，对目前常用的三种正交信号进行介绍。（2）针对杂波环境下提高MIMO雷达系统参数估计精度的问题，本文提出了基于克拉美罗界（CRB,Cramer-Raobound）的MIMO雷达波形优化方法以改善系统参数估计精度。通过利用Trace-opt约束准则、Det-opt约束准则、Angle-only约束准则、Amplitude-only约束准则，以及使用Schur’s补相关理论把最优化问题转化为半定规划（SDP，semidefiniteprogramming）优化问题进行求解，通过仿真证明了波形优化模型的有效性。（3）针对波形优化所依赖参数存在估计误差，从而引起系统稳健性变差的问题，本文提出了稳健的波形优化方法。在参数估计性能最差的条件下，提出了一种MIMO雷达稳健的波形优化方法。首先给出了杂波环境下的波形优化模型，在已知参数估计误差范围条件下，推导了稳健波形优化的表达式。由于此优化问题是关于优化变量高度复杂的非线性函数，因而非常难以求解。为求解此问题，本文利用对角加载（DL，diagonalloading）方法将此问题转化为SDP问题，从而可获得高效求解。仿真结果表明，与不相关信号波形相比，所提方法获得的波形对参数估计误差有着良好的稳健性。
【作者】张裔东；
【导师】裴炳南；
【作者基本信息】大连大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】多输入多输出雷达；波形优化；参数估计；波形协方差矩阵；克拉美罗界；

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