MIMO雷达信号设计及其目标特性研究

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多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术的发展促使了MIMO雷达的产生,由于MIMO雷达能够改善雷达系统各方面的性能,因此它已经引起了广泛的关注。MIMO雷达要求发射机发射非连续的全向正交或非相干波形以取代传统相控阵雷达发射的相干信号,正交波形的设计是实现MIMO雷达的关键组成部分。论文根据发射分集MIMO雷达的特点,分析了OFDM-LFM信号、OFDM-NLFM信号的产生及正交特性,研究了基于组合窗优化的OFDM-NLFM信号设计方法,实现了MIMO雷达体制下的目标体一维距离像,详细内容包括:1.在线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号基础上结合正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)思想实现了正交频分线性调频(OFDM-LFM)信号。文中分析了该信号的正交性能,在对点目标匹配滤波的仿真中,可以得到OFDM-LFM信号基本满足正交性要求。2.引入距离旁瓣较低并且无需加权的非线性调频(Non-Linear Frequency Modulation,NLFM)信号,并实现了正交频分非线性调频信号(OFDM-NLFM),仿真结果表明该信号具有更好的自相关和互相关性能。尽管OFDM-NLFM信号具有更低的自相关副瓣峰值和互相关电平,但其信号具有主瓣较宽的缺点,针对主瓣宽度和副瓣电平之间存在的矛盾,文中利用组合窗法对NLFM信号主副瓣比以及主瓣宽度进行了优化,分析了组合参数对信号的影响;在此基础上,研究了基于组合窗优化的正交频分非线性调频信号的设计方法,并对点目标正交频分回波信号进行了匹配滤波。仿真结果表明,优化后的雷达信号具有良好的正交性能。3.论文最后部分是求解目标体一维距离像(High resolution range profile,HRRP),该距离像模型使用MIMO雷达的正交信号作为发射信号,借助物理光学法求解面元雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)后得到雷达回波,并进行匹配滤波处理,从而得到目标体的一维距离像;通过与利用频率步进信号得到的HRRP进行对比,验证了基于MIMO雷达的目标体HRRP计算方法的有效性和正确性。
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