集中式MIMO雷达准正交波形设计与仿真分析
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是将现代无线通信中的多输入多输出技术引入到雷达系统中,发展的一种新体制雷达,是国内外雷达研究的重要方向之一.MIMO雷达有分布式和集中式两种分类.分布式MIMO雷达具有稀布的发射阵元,雷达系统的发射信号具有波形分集同时也具有空间分集的特性.集中式MIMO雷达的阵元集中放置,发射阵和接收阵共置的称为单基集中式MIMO雷达,阵列分置的称为双基集中式MIMO雷达.目前国内外各研究院所对MIMO雷达系统的研究都处于理论验证阶段,主要的研究方向为正交波形设计、数字波束形成、波达方向(DOA)和波离方向(DOD)估计等.本文使用调频和相位编码及其组合的方式设计准正交波形.并以模糊函数为准则对所设计的准正交波形进行了评价,通过MATLAB仿真验证了几种准正交波形的性能.本文的具体工作归纳如下:1)分析了双基集中式MIMO雷达的信号模型,得出每个接收阵元的接收信号所包含的参数信息.在匹配滤波时为了能从合信号中准确分离每个发射信号所包含的信息,提出了每个发射信号应具有模糊特性.2)以调频方式设计了正交频分-线性调频(OFD-LFM)、正交频分-非线性调频(OFD-NLFM)和离散频率编码等三种准正交波形.OFD-LFM准正交波形具有很好的脉冲压缩性能,对多普勒频移容限大.但是其自模糊旁瓣峰值(ASP)较高,相邻信号互模糊峰值(CP)值也较高.对此本文提出了以窗函数反求法和正交频分技术结合设计OFD-NLFM准正交信号的方法.OFD-NLFM在较小的调频间隔下,具有比同pf的OFD-LFM信号更低的自模糊旁瓣峰值和互模糊峰值.建立了离散频率编码准正交波形的信号模型,并计算了其模糊函数.分析了影响离散频率编码准正交波形的主要因素.3)在使用遗传算法进行设计离散相位编码准正交波形时,分析了离散相位编码信号的自模糊和互模糊的关系,得出当自模糊旁瓣峰值等于互模糊峰值时,自模糊旁瓣能量和互模糊能量最小.据此设计了以最小化自相关和互相关能量,使ASP和CP相等,使ASP和CP平稳的新的代价函数,并以此作为目标函数设计了准正交波形,并进行了MATLAB仿真.4)基于线性调频信号和多相码信号的优缺点,提出了将线性调频信号和相位编码、正交频分相结合形成信号间正交频分,信号内用离散相位对线性调频信号进行编码的正交频分-线性调频-多相码准正交(OFD-LFM-PC)波形.建立了OFD-LFM-PC波形的信号模型,推导了其模糊函数.得出编码长度、调频间隔、相位个数是影响OFD-LFM-PC信号模糊性能的主要因素.并通过设置不同的调频间隔和编码长度进行了MATLAB仿真.
- 作者：
- 尹召乐
- 学位授予单位：
- 伊犁师范学院
- 专业名称：
- 无线电物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 郜参观
- 中图分类号：
- TN957.51
- 关键词：
- 双基集中式MIMO雷达；波形分集；准正交波形；模糊函数；ASP
- bistatic MIMO radar； waveform diversity； nearly orthogonal waveform； ambiguity function； ASP