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MIMO雷达的检测与估计

杜宏峰  
【摘要】: 目标雷达横截面RCS随观测目标的方向角的改变会产生剧烈的变化,造成目标的回波能量也随之剧变,这些变化严重影响了传统雷达的检测和估计性能。近年来,发射和接收端采用稀布式天线阵列的MIMO雷达系统受到广泛关注。与传统相控阵雷达相比,MIMO雷达系统可以同时从多个不同的角度观测目标从而实现空间分集,这种分集很好的克服了上述接收端的能量波动。 本文主要分析了MIMO在DOA估计和目标检测方面的性能优势。首先介绍了空间分集的基本概念和雷达回波信号的基本模型。在此基础上通过对雷达回波信号模型的分析,得到雷达阵列实现空间分集的条件,并根据此条件分别对MIMO雷达和相控阵列雷达的基本原理进行介绍和比较。随后本文讨论了MIMO雷达的DOA估计,分析了Capon算法在MIMO雷达系统中的应用,给出了MIMO雷达DOA估计的平均CRB和中断CRB(Outage CRB),并进一步通过仿真结果说明不同发射信号的相关性对MIMO雷达DOA估计性能的影响。接下来讨论了MIMO雷达的检测性能,分析了在高斯白噪声条件下,观测目标的方位角不同以及所得到的散射系数间的相关性对系统目标检测性能的影响,在此基础上进一步分析了如何权衡分集增益与相干处理增益,综合利用空间分集和相干处理实现分子阵的MIMO雷达系统。最后讨论了统计已知的高斯杂波情况下的MIMO雷达系统对动目标的检测性能。


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