MIMO雷达信号检测技术及其优势分析

"MIMO雷达信号检测的若干问题研究 - 电子科技大学 博士学位论文 - 曾建奎 - 信号与信息处理 - 何子述 指导" MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达是一种利用多输入多输出技术的雷达系统，旨在提升雷达性能和克服传统雷达的局限性。MIMO雷达主要分为两类：收发全分集MIMO雷达和发射分集MIMO雷达。 收发全分集MIMO雷达由Eran Fishier提出，它不同于常规雷达对待目标起伏的态度。在常规雷达中，目标的起伏会导致回波闪烁，降低雷达性能，但在收发全分集MIMO雷达中，这些起伏被巧妙地利用，以改善雷达的性能。该雷达系统的特点包括简单的硬件结构、大的有效口径以及通过空间分集来对抗目标衰落。这些优势使得收发全分集MIMO雷达在低信噪比条件下能提供优于传统相控阵雷达的检测性能，但在高信噪比时，其性能稍逊于相控阵雷达。 发射分集的MIMO雷达则源自林肯实验室的研究，其设计与相控阵雷达相似，但通过发射相互正交的信号并在接收端采用波束形成技术进行处理。这种方法强调利用发射信号的多样性来增强雷达参数的辨识能力，从而提高角度分辨率。发射分集的MIMO雷达技术与现有雷达技术更为接近，更容易在实际工程中实现。 论文作者曾建奎在导师何子述的指导下，对这两种类型的MIMO雷达进行了深入研究，重点关注检测问题。具体研究内容包括： 1. 对收发全分集MIMO雷达的原理和信号模型进行了研究，基于经典的慢起伏雷达目标散射截面（RCS）模型和z2分布模型，分析了其检测性能。结果显示，在低信噪比环境下，收发全分集MIMO雷达的检测性能优于相控阵雷达，而在高信噪比时，其性能稍弱。 2. 应用隐马尔可夫模型（HMM）到收发全分集MIMO雷达的目标检测中。由于收发全分集MIMO雷达的天线阵元间距大，不同角度观测目标时，目标回波表现出各向异性，而杂波回波则相对各向同性。利用HMM对目标和杂波回波分别建模，能够有效地区分并检测目标回波，增强了目标检测的准确性。 这篇博士学位论文对MIMO雷达信号检测领域的理论研究和实践应用具有重要意义，为提高雷达系统的性能提供了新的思路和方法。通过深入理解MIMO雷达的工作机制和检测策略，可以进一步优化雷达系统的设计，提升目标探测和识别的能力，特别是在复杂环境和低信噪比条件下的应用。