正交波形MIMO雷达信号设计与处理技术探究

"正交波形MIMO雷达信号设计及处理研究" 正交波形MIMO雷达，即多输入多输出（MIMO）雷达系统，因其独特的性能优势在现代雷达技术中占据重要地位。该系统利用多个发射天线发送相互正交的信号，形成宽波束并增强空间分辨率。接收端的各个天线独立接收信号，通过信号处理技术实现信号的合成，以提升雷达的检测能力和角度测量精度。 MIMO雷达相比于传统雷达，在几个关键方面表现出优越性。首先，正交波形设计提高了目标检测性能，使得雷达能更准确地识别和定位目标。其次，由于各发射天线的信号正交，使得角度测量能力增强，可以实现更精确的目标方向定位。再者，MIMO雷达具有更大的动态范围，能适应不同强度的目标反射。最后，正交波形设计还能降低主瓣截获概率，增强了雷达的隐身性能。 然而，正交波形的设计是MIMO雷达研究的关键挑战。一个理想的波形应具备良好的特性，包括但不限于：低旁瓣、高分辨率、良好的自相关性和互相关性、以及适应性强的信号结构。这些特性直接影响雷达的探测效率和抗干扰能力。 本论文作者段军棋在电子科技大学攻读博士学位期间，对正交MIMO雷达波形设计及相关信号处理进行了深入研究。主要贡献包括： 1. 正交多频信号设计与处理：探讨了一种通用的正交多频信号形式，涵盖了几种典型类型，如OFDM-LFM（正交频分复用-线性调频）和正交多相编码。提出了针对多频信号的多普勒模糊分辨率技术、多普勒积累方法以及高分辨率多普勒处理算法，并通过理论分析和仿真验证了其性能。此外，还引入了多载波相位编码（MCPC）信号及其调幅形式，并提出了一种快速脉压方法以改善雷达的探测效果。 2. 正交噪声信号设计：提出了一种优化雷达探测性能的噪声信号生成和优化方法。通过谱成形技术改善旁瓣，同时采用非线性映射来控制信号的峰值因子，实现了对不同峰值因子的需求。利用噪声信号固有的良好互相关性，设计出的信号相关性能优于现有的MIMO雷达信号，如正交离散频率编码（DFCW）和正交多相编码信号。 3. 正交混沌信号设计：探讨了混沌系统参数和初始条件对雷达探测性能的影响，提出优化参数选取准则和初值选择方法。研究了调整模拟信号带宽的两种方式，并对滤波处理进行了深入研究。在实际设计中，选择合适的混沌系统参数以适应不同的雷达应用场景。 总体来说，这篇博士学位论文为正交MIMO雷达波形设计提供了新的思路和方法，对于提高雷达系统的性能和应对复杂电磁环境具有重要的理论价值和实践意义。