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MIMO技术在天波超视距雷达中的应用研究

作　者: 牛志军
导　师: 裴炳南
学　校: 大连大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 天波超视距雷达多输入多输出雷达正交波形分辨力提高干扰抑制
分类号: TN958.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

天波超视距雷达(OTHR)能够跟踪3000Km以外的目标,并能对上百万平方公里的海面进行监视,由于这些原因,OTHR在现代防空体系中具有重要的作用,并具有重要的军用及民用价值。然而,短波信道众多电台及其干扰、电离层的多层性和不稳定性、固有的低距离分辨特征等问题限制了OTHR的广泛应用。这些问题的解决,对于提高OTHR性能起着关键作用。作为一种新的雷达概念,多输入多输出(MIMO)雷达吸引着众多学者的研究兴趣。MIMO雷达是一种多天线系统,它能够在每个天线上发射独立的信号,在接收端,可以通过一组匹配滤波器对发射信号分量进行分离,因此,该系统能够在接收端等效地实现发射波束形成。MIMO雷达在弱目标检测、干扰抑制、分辨力提高等方面具有明显的优势,充分利用这些优势可以明显提高雷达在目标检测、参数估计、目标跟踪等方面的性能。本文针对OTHR现存问题,将MIMO技术引入到OTHR中,以提高现有OTHR系统的性能。归纳起来,本文的工作主要包括以下几个方面：(1)在简要介绍雷达中的基本理论之后,结合OTHR系统的特点及MIMO雷达模型,给出了MIMO OTHR系统模型,并给出了该系统的主要特点。在MIMO OTHR信号模型的基础上,对MIMO OTHR信号处理进行了详细推导。(2)具有良好的自相关性能和低的互相关电平的正交信号是MIMO技术应用的关键。在简要介绍常见的正交信号设计方法之后,利用模糊函数的方法对正交频分线性调频(OFD-LFM)信号的设计问题进行了分析,给出了该信号的设计规律。(3)由于信道带宽的限制,低距离分辨力是OTHR面临的一个主要问题。在介绍距离分辨力概念之后,从频域的角度对MIMO OTHR系统的输出信号进行了分析,给出了等效发射波束形成输出信号频谱与发射信号频谱之间的关系,并以此为基础,讨论了OFD-LFM信号在提高距离分辨力上的优势,并给出了计算机仿真结果。(4)在干扰抑制方面,首先对主瓣干扰的特点进行了分析,接着重点讨论了常规主瓣抑制方法的局限性,最后给出了利用MIMO技术抑制主瓣干扰的原理,并通过仿真实验对该方法的有效性进行了验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10
  1.2 天波超视距雷达概述  10-14
    1.2.1 天波超视距雷达的应用价值及现存问题  10-12
    1.2.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 MIMO雷达概述  14-16
    1.3.1 MIMO雷达简介  14-15
    1.3.2 MIMO雷达研究现状  15-16
  1.4 本文主要工作与内容安排  16-17
2 MIMO OTHR基本原理  17-27
  2.1 基本理论回顾  17-21
    2.1.1 匹配滤波器  17-19
    2.1.2 波束形成  19-21
  2.2 MIMO OTHR系统模型  21-23
  2.3 MIMO OTHR信号处理  23-26
    2.3.1 正交信号集及目标信号模型  24
    2.3.2 接收信号及处理  24-26
  2.4 本章小结  26-27
3 MIMO OTHR正交信号设计  27-35
  3.1 常见信号设计方法简介  27
  3.2 正交频分线性调频信号设计  27-30
  3.3 仿真实验分析  30-34
    3.3.1 仿真条件设置  30-31
    3.3.2 结果与分析  31-34
  3.4 本章小结  34-35
4 MIMO体制雷达中的距离分辨能力分析  35-43
  4.1 距离分辨力简介  35-36
  4.2 OFD-LFM信号带宽  36-40
  4.3 仿真实验分析  40-42
    4.3.1 仿真条件设置  40-41
    4.3.2 结果与分析  41-42
  4.4 本章小结  42-43
5 天波超视距雷达主瓣干扰抑制  43-51
  5.1 引言  43-44
  5.2 基于正交投影法的常规波束形成算法  44-47
  5.3 仿真实验分析  47-50
    5.3.1 仿真条件设置  47
    5.3.2 结果与分析  47-50
  5.4 本章小结  50-51
6 总结与展望  51-53
  6.1 总结  51
  6.2 展望  51-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  56-57
致谢  57-58

MIMO技术在天波超视距雷达中的应用研究

内容摘要

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