正交波形MIMO雷达信号设计与处理研究

"MIMO雷达信号模型，发射信号分集，正交波形设计，多频信号处理，噪声信号优化，混沌信号设计" MIMO（多输入多输出）雷达是一种先进的雷达系统，它利用多个发射和接收天线来提高雷达系统的性能。在MIMO雷达中，各个发射天线发送相互正交的信号，这样可以在空间中形成多个窄波束，增加雷达的探测能力和分辨率。同时，接收天线独立接收信号并进行信号处理，以合成和积累信号，这种类型的MIMO雷达被称为正交MIMO雷达。 发射信号分集是MIMO雷达的一种基本模式。在这种模式下，假设发射阵列和接收阵列都是均匀线阵，有M个发射阵元和N个接收阵元。当存在K个远场目标时，电磁波被建模为平面波，每个目标对应一个特定的入射角度。发射信号在发射天线之间是正交的，这意味着它们在频域或时域中彼此不相关，这有助于在目标处形成清晰的信号分离。通过发射信号的正交性，可以实现目标的精确检测和定位。 正交波形设计是MIMO雷达性能的关键。正交多频信号设计涉及通用的正交多频信号形式，包括OFDM（正交频分复用）和LFM（线性调频）信号的变体。这些信号可以有效地解决多普勒模糊问题，通过多普勒积累和高分辨处理算法提高雷达的动态范围和目标检测能力。多载波相位编码（MCPC）信号的应用能实现快速的脉压处理，进一步提升雷达的性能。 噪声信号设计是另一个重要方面，目的是提高雷达的探测性能。通过谱成形技术可以优化信号的旁瓣，控制信号的峰值因子，从而降低干扰。非线性映射的运用允许根据需要调整峰值因子，而噪声信号的固有良好互相关特性使其在保持低相关性的同时提高信号质量。 最后，正交混沌信号设计涉及到混沌系统参数和初始值的选择。优化这些参数可以改进雷达的探测性能，通过改变模拟信号带宽和滤波处理，可以适应不同环境和目标的需求。混沌系统的非线性和复杂性使得信号难以预测，增加了雷达的抗干扰能力。 MIMO雷达的发射信号分集和正交波形设计是提升雷达性能的关键技术，涉及到多频信号处理、噪声信号优化和混沌信号设计等多个方面，这些技术的进步不断推动着雷达系统在目标检测、分辨率和抗干扰能力等方面的提升。