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MIMO雷达检测和测向性能研究

作　者: 颜军
导　师: 张弓
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电路与系统
关键词: 雷达对抗 MIMO雷达空间分集分布式小卫星检测概率测向 Capon技术
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

多输入多输出(MIMO)雷达是国际上近几年发展起来的一种新概念雷达体制,有着广泛的应用前景。该雷达系统结合了多信号技术和阵列技术,主要利用空间分集技术对抗目标RCS (radar cross section)闪烁以提高雷达性能。本文首先对MIMO雷达概念和发展过程作了简单描述,对MIMO雷达系统原理作了详细介绍,在此基础上分析了理想条件下的收发全分集MIMO雷达在高斯噪声和杂波背景下的检测性能,并在单脉冲检测情况下就其检测性能与传统相控阵雷达以及MISO(多输入单输出)、SIMO(单输入多输出)雷达作了比较;由于形成完全独立空间分集在工程上有较大的难度,本文利用接收信号协方差矩阵的特征值分析方法,对非理想条件下的MIMO雷达的单脉冲检测性能展开研究,并在此基础上简单讨论了不同天线阵列配置对MIMO雷达系统性能的影响。分布式小卫星的工作模式为实现MIMO雷达的天线阵列布局提供了有利的条件。结合分布式小卫星的协同工作和MIMO雷达的多发多收特点,本文提出了一种基于分布式小卫星的MIMO雷达系统概念;并结合Cartwheel和Pendulum卫星编队模型,分析了基于分布式小卫星平台MIMO雷达的检测性能,研究了分布式小卫星平台的运动对雷达检测性能的影响,探讨了基于分布式小卫星的MIMO雷达系统的可行性。本文利用Capon波束形成技术在MIMO雷达接收端对目标进行方位角估计,并利用Cramer-Rao界对测向性能进行评估。仿真结果表明,MIMO雷达在定位正确性上有显著优势,采用空间分集配置的阵列发射正交信号的MIMO雷达对目标有最好的测向效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-16
  1.1 课题的背景和意义  12
  1.2 国内外MIMO 雷达研究现状  12-14
  1.3 MIMO 雷达分类  14
  1.4 论文的主要研究内容和组织结构  14-16
第二章 MIMO 雷达基本原理和信道模型分析  16-24
  2.1 MIMO 雷达基本原理  16-20
    2.1.1 空间分集原理  16-17
    2.1.2 MIMO 雷达信号编码要求  17-19
    2.1.3 MIMO 雷达信号处理过程  19-20
  2.2 MIMO 雷达信道模型  20-24
第三章 MIMO 雷达信号检测性能分析  24-46
  3.1 理想条件下MIMO 雷达检测性能分析  24-33
    3.1.1 噪声背景下单脉冲检测性能  24-28
    3.1.2 噪声背景下单脉冲检测性能仿真与分析  28-29
    3.1.3 杂波背景下单脉冲检测性能  29-31
    3.1.4 杂波背景下单脉冲检测性能仿真与分析  31-33
  3.2 非理想条件下MIMO 雷达检测性能分析  33-37
    3.2.1 任意距离天线阵元配置的MIMO 雷达检测概率算法  33-36
    3.2.2 非理想条件下MIMO 雷达检测性能仿真分析  36-37
  3.3 MIMO 雷达天线阵列配置性能分析  37-41
  3.4 MIMO 雷达多脉冲检测  41-44
    3.4.1 MIMO 雷达多脉冲检测数据模型  41-42
    3.4.2 MIMO 雷达多脉冲检测算法  42-44
  3.5 本章小节  44-46
第四章基于分布式小卫星的MIMO 雷达检测性能研究  46-57
  4.1 分布式小卫星简介  46-49
    4.1.1 分布式小卫星系统概念  46-47
    4.1.2 分布式小卫星技术发展现状  47-49
  4.2 基于CARTWHEEL和PENDULUM系统的MIMO 雷达检测性能研究  49-56
    4.2.1 基于Cartwheel 系统MIMO 雷达  50-53
    4.2.2 基于Pendulum 系统MIMO 雷达  53-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章 MIMO 雷达测向性能分析  57-67
  5.1 方位角估计  57-62
    5.1.1 波束形成器  57-58
    5.1.2 基于Capon 波束形成技术MIMO 雷达测向  58-61
    5.1.3 仿真实验及性能分析  61-62
  5.2 MIMO 雷达测向性能评估  62-66
  5.3 本章小节  66-67
结束语  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

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