稀疏阵列MIMO雷达压缩感知成像技术

"基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法" MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）雷达是一种先进的雷达系统，它通过利用多个发射和接收天线来提高探测性能和空间分辨率。在传统的MIMO雷达系统中，为了获取高精度的成像效果，通常需要大量的天线元素，这无疑增加了系统的复杂性和成本。本文提出的“基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法”旨在解决这一问题。 压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论是信号处理领域的一个重要突破，它允许在远低于奈奎斯特定理所要求的采样率下重构信号，前提是信号是稀疏的或者可以被压缩到稀疏表示。在MIMO雷达中，如果目标回波信号在某种基中是稀疏的，那么就可以利用压缩感知来减少天线数量，同时保持成像质量。 顾福飞等作者首先分析了MIMO雷达天线的稀疏布阵方式，这是关键的第一步，因为有效的阵列设计能够优化信号的探测性能，同时减小硬件需求。他们提出了一种稀疏阵列配置，这种配置能够在减少天线数量的同时，保持足够的空间分辨率和方向分辨能力。 接下来，他们结合压缩感知理论，详细阐述了如何利用这些稀疏阵列进行成像。在这个过程中，信号采集阶段会以低于传统Nyquist速率的方式进行，然后在后处理阶段利用优化算法恢复信号。这种方法的一个显著优势是，即使只有一个快拍（即一次数据采集），也能对运动目标进行成像，克服了目标机动导致的运动补偿难题。此外，由于减少了天线规模，整个系统的体积、重量和功耗都将得到降低，更利于实际工程应用。 仿真实验结果证明了该方法的有效性。实验可能包括了不同场景下的目标检测、定位和跟踪，以及与其他非稀疏阵列方法的性能对比，以展示其在减少天线数量的同时，仍能保持或提高成像质量和速度。 这篇研究论文提出了一种创新的MIMO雷达成像策略，通过将压缩感知理论应用于稀疏阵列设计，实现了在降低系统复杂性的同时，保证了高质量的单次快拍成像。这对于未来雷达系统的设计具有重要的理论指导意义和实际应用价值，特别是在军事、航空航天和交通监控等领域。