基于MIMO体制的天波雷达多普勒扩展杂波抑制算法

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基于互信息理论的MIMO天波超视距雷达波形优化方法

基于互信息理论的MIMO天波超视距雷达波形优化方法罗杨;赵志钦【摘要】Multiple input multiple output (MIMO) sky-wave over-the-horizon radar (OTHR) transmits the wide beams with low gain at the transmitter, and achieves receiver beam-forming to get narrow beams with high gain. The MIMO technique is an ideal choice for OTHR to detect the target through the multi-layer ionosphere and suppress the strong clutters. This paper applies a two-layer ionospheric model in MIMO-OTHR, and proposes a mutual information method to adaptively optimize the waveforms in order to suppress strong clutters with high clutter-to-noise ratio (CNR). Numerical experiments show that this method improves range resolution and detection probability significantly. It also demonstrates that, by applying the optimization method, the multipath propagation can be utilized to enhance the radar performance.%多输入多输出(MIMO)天波超视距雷达(OTHR)技术在雷达发射端发射低增益宽波束，在接收端进行波束形成得到高增益的窄波束，可以满足多层电离层探测和杂波抑制的需求。

一种MIMO体制天波雷达多普勒扩展杂波抑制方法

（１）
一一＋一一 △ Ｕ啪
１２ … ，，，Ｋ０Ｔ
在接收端，元接收的信号除了含有目标阵信号外，有高斯白噪声、展杂波、频干扰还扩点
式中为信号的幅度，厂为信号的载频，＝／０ＢＴ
一
１ＭＩＭＯ体制下天波雷达信号处理模型
基于ＭＩＭＯ体制的天波雷达在发射端发射
一
起的海杂波多普勒谱更加复杂，宽更加明展
系列正交信号，在接收端通过匹配滤波把发射
显，通过提高多普勒分辨力不能解决多普勒扩只
第２卷第６５期
２１年１０１２月
文章编号：６３８９（０）６０９．４１７．６１２１０．３１０１
空军雷达学院学报
ＪｕｎｌｏｒＦｒｅＲａａａｅｏｒａｆＡｉｏｃｄｒＡｃｄｍｙ
摘
要：解决多普勒扩展杂波对天波超视距雷达（Ｔ）速舰船目标检测的遮蔽问题，析了多普勒扩为ＯＨＲ慢分
展杂波的成因，导了多输入多输出（ＭＯ体制下一种天波雷达信号处理模型；该模型与数据阻塞预处理相推ＭＩ）将
窄，多普勒频率约为士．２且０１０（为雷达载
射系数都等于该值，ｏ和ｖ分别是散射体的时ｒ。

前视阵FDA-MIMO雷达距离模糊杂波抑制方法

犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｕｐｅｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｗａｒｄｌｏｏｋｉｎｇａｒｒａｙｒａｄａｒｆａｃｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｒｏｎｇｃｌｕｔｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｃｌｕｔｔｅｒｅｃｈｏｉｓｎｏｔｏｎｌｙｒａｎｇｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｂｕｔａｌｓｏｒａｎｇｅａｍｂｉｇｕｏｕｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｓｅｖｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｎｍｏｖｉｎｇｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｏａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｒａｎｇｅａｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｄａｐｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｅｒｓｅａｒｒａｙｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｕｔｏｕｔｐｕｔｒａｄａｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｒａｎｇｅａｍｂｉｇｕｉｔｙｃｌｕｔｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ．ＩｔｉｓｐｒａｃｔｉｃａｌｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｂｙｓｕｍａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅａｍｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｒｅｃｅｉｖｅｓｐａｔｉａｌｄｏｍａｉｎｓｗｉｔｈａｄｊａｃｅｎｔＤｏｐｐｌｅｒｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌｄｏｍａｉｎ，ｗｈｉｃｈｅｎｓｕｒｅｔｈｅｌｏｗｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｅｎｈａｎｃｅｃｌｕｔｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｓｍａｌｌｎｕｍｂｅｒｏｆｓａｍｐｌｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．
网址：ｗｗｗ．ｓｙｓｅｌｅ．ｃｏｍ
前视阵犉犇犃犕犐犕犗雷达距离模糊杂波抑制方法

MIMO天波雷达正交频分LFM信号

１引言
多输入多输出（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ．ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉ．
ｐｉｅ — Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）天波超视距雷达（Ｏｖｅｒ — Ｔｈｅ — ＨｏｒｉｚｏｎＲａｄａｒ，ＯＴＨＲ）是新体制ＯＴＨＲ的一个重要发展方向…。ＭＩＭＯ天波雷
形成对空间离散的扩展多普勒杂波的抑制作用。ＴＳ — ＬＦＭＣＷ是一种基于时间差异设计的ＭＩＭＯ．ＯＴＨＲ波形，接收端波形匹配滤波后通过时分的方法将各发射分量分离。该波形优点在于设计简单，处理复杂度较低，但是无模糊
技术是抑制由发射旁瓣产生、并从接收主瓣进入的多径扩展多普勒杂波的有效方法，为抑制扩展多普勒杂波（ＳｐｒｅａｄＤｏｐｐｌｅｒＣｌｕｔｔｅｒ，ＳＤＣ）提供了新的解决思路【２】。另外，通过接收端匹配滤波器对正交信号的分集，能有效扩展接收通道数，等效导向矢量是发射阵列导向矢量和
下，是一种良好的ＭＩＭＯ天波雷达波形；能够突破常规线性调频信号对连续带宽的要求，提高了对高频频谱环境的适应性；在接收端能够合成宽带信号，距离分辨率优于常规发
射的线性调频信号。

利用发射角度的双基地MIMO雷达杂波抑制方法

ＭＩＭＯ雷达空时３维自适应处理方法（３Ｄ — ＳＴＡＰ），包括３维线性最小方差（３Ｄ — ＬＣＭＶ）方法、３维辅助通道方法、３
维局域化联合处理以及３维投影的空时３维降维杂波抑制方法，仿真分析表明这些降维方法能够有效提高小样本条件下的双基地ＭＩＭＯ雷达距离依赖杂波抑制性能。最后，对双基地ＭＩＭＯ雷达空时自适应处理研究做了总结和
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｔｒａｎｓｍｉｔａｎｇｌｅｏｆｂｉｓｔａｔｉｃｒａｄａｒｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇＭｕｌｔｉｐｌｅ－ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅ・－Ｏｕｔｐｕｔ
摘
要：双基地雷达中引入多输入多输出ｆＭＩＭＯ）技术，可以从接收数据中获取双基地雷达发射角度信息。这一新
增的角度信息用于空时自适应处理，获得发射空间一接收空间和多普勒３维杂波谱。该文旨在对双基地ＭＩＭＯ雷达空时自适应处理抑制杂波方法进行综述。首先介绍了双基地ＭＩＭＯ雷达信号模型，然后介绍了几种正侧视双基地
ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｍａｌｌ・－ｓａｍｐｌｅｓｕｐｐｏｒｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒａｎｇｅ — — ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｌｕｔｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｂｉｓｔａｔｉｃｓｉｄｅ－－ｌｏｏｋｉｎｇＭＩＭＯｒａｄａｒ．ＦｉｎａｌｌｙｊｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｂｉｓｔａｔｉｃＭＩＭＯ— ＳＴＡＰａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．

基于MIMO的双基地雷达局域化降维杂波抑制方法[发明专利]

专利名称：基于MIMO的双基地雷达局域化降维杂波抑制方法专利类型：发明专利
发明人：李军,刘长赞,党博,王兰美,廖桂生,杨杰
申请号：CN201310243280.4
申请日：20130619
公开号：CN103353591A
公开日：
20131016
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于MIMO的双基地雷达局域化降维杂波抑制方法，主要解决现有双基地雷达距离依赖杂波抑制方法运算量大，且需要的独立同分布样本数目高的问题。

其实现步骤为：（1）用发射波形对雷达的回波数据进行匹配滤波；（2）构造局域化降维矩阵并对接收数据进行降维处理；（3）用降维后的数据估计出杂波协方差矩阵；（4）根据空时自适应处理原理得到最优权矢量；（5）用最优权对降维后的数据加权，抑制背景杂波，检测出目标信号。

本发明具有计算复杂度低，对独立同分布样本数目的要求低和抑制杂波性能好的优点，可应用于MIMO的双基地雷达地面目标检测。

申请人：西安电子科技大学
地址：710071 陕西省西安市太白南路2号
国籍：CN
代理机构：陕西电子工业专利中心
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基于盲信号处理的MIMO雷达对抗

基于盲信号处理的MIMO雷达对抗摘要：MIMO雷达由于其信号与空间多样性带来的目标检测和抗干扰性能优势，成为了雷达研究领域的一大热点，也受到了越来越多雷达对抗研究领域的关注。

从MIMO雷达信号侦察模型出发，研究了基于盲信号处理的MIMO雷达对抗系统，采用ＦastlCA 算法对空间混叠的MIMO雷达信号进行了盲分离，对MIMO雷达的侦察识别与对抗流程进行了分析。

关键词：MIMO雷达；盲信号处理；空间混叠引言多输入多输出（MIMO）雷达作为一种新体制雷达，通过分集技术在低截获概率、目标参数估计、动目标检测、杂波抑制、目标成像等领域的性能要优于传统雷达，引起了雷达领域众多科研工作者的广泛关注。

在现代战争条件下，电子对抗面临的环境日趋激烈，以MIMO雷达为代表的新体制雷达给现代电子战提出了新的挑战，所以，急切需要研究具有针对性的侦察和对抗方法。

本文介绍了MIMO雷达的特点和常规的雷达信号分选方法，分析了它们对MIMO雷达信号进行分选的适用性，提出了一种采用奇异值分解和盲信号处理的方法对MIMO雷达进行侦察识别。

1MIMO雷达的特点20世纪90年代，MIMO技术在无线通信领域得到成功应用，它能够克服无线信道产生的多径衰落，改善信道的容量。

由于通信系统和雷达系统的可比性，之后科研人员将其引入到雷达领域，采用多个发射和接收天线，在发射端发射的是一组正交信号，接收端每个阵元接收所有的发射信号并通过匹配滤波器组进行分选。

目前，各国的科研人员对ＭＩＭＯ雷达的研究主要基于２种模型，即共址MIMO雷达和分布式MIMO雷达，本文主要分析对共址MIMO雷达的侦察识别。

2对MIMO雷达的侦察识别2.1常规的雷达信号分选方法雷达信号分选是电子战信号处理的重要组成部分之一，其基本原理就是从大量混叠的脉冲信号流中分离出各个雷达脉冲序列，并选出有用信号，以此分析各个雷达的特征参数。

常规的雷达信号分选由两部分组成，即信号预分选和信号主分选。

基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制

基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制陈希信【摘要】The transient interference is a common kind of interference in skywave over-the-horizon ra-dar.It often raises the range-Doppler detection background,which makes it very difficult to detect target.A transient interference suppression approach based on the compressive sensing is presented in this paper.In this approach the situations of the transient interferences are firstly found and then the clutter and target sig-nals at these situations are reconstructed using compressive sensing to realize suppression of the transient in-terferences.To avoid the effect of transient interferences on the reconstruction of signals,the measurement matrix of compressive sensing is formed from many selected rows of the identity matrix.The real skywave radar data processing shows that the presented approach can effectively suppress the transient interference and significantly improve the detection performance of radar.%瞬态干扰是天波超视距雷达中一种常见的干扰，经常抬高雷达的距离多普勒二维检测背景，造成目标检测困难，因此需要加以抑制。

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｓｈｉｐｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ｈｏｒｉｚｏｎｒａｄａｒ（ＯＴＨＲ）ｃａｕｓｅｄｂｙｓｐｒｅａｄ－ｄｏｐｐｌｅｒｃｌｕｔｔｅｒ（ＳＩＸ；），ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐ１ｅ一０ｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）ｓｙｓｔｅｍｔＯｓｕｐｐｒｅｓｓＳＩＸ；ｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ
第８卷第７期２０１３年７月
中国科技论文
ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏ１．８Ｎｏ．７
Ｊｕｌｙ２０１３
基于ＭＩＭＯ体，苏卫民
（南京理工大学电子工程技术研究中心，南京２１００９４）
ｍｕｌｔｉｐｌｅ－－ｏｕｔｐｕｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ｈｏｒｉｚｏｎｒａｄａｒ
ＢｏＣｈａｏ．ＧｕＨｏｎｇ。ＳｕＷｅｉｍｉｎ
（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， № ｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄｅｃＴｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｉｎｇ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
射信号，然后将各接收阵元的接收信号分别进行脉压处理，应用ＭＩＭＯ体制阻塞矩阵对观测方向回波信号进行阻塞预处理，利用最小方差无失真响应方法对观测方向进行自适应波束形成，最后采用等效带宽计算公式计算频域窗函数宽度，利用相位梯度算法解相位污染。本文算法能够净化观测方向的回波信号，抑制非观测方向的ＳＩＸ；，从而提高信干噪比。计算机仿真实验验证了算法的有效性。关键词：天波超视距雷达；多输入多输出；阻塞矩阵；多普勒扩展杂波
摘要：针对多普勒扩展杂波严重影响天波超视距雷达中舰船目标检测的问题，提出了基于多输入多输出体制（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）的多普勒扩展杂波（ｓｐｒｅａｄ－Ｄｏｐｐｌｅｒｃｌｕｔｔｅｒ，ＳＤＣ）抑制方法。首先采用正交波形作为各个发射阵元的发
中图分类号：ＴＮ９５８．９３文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ —２７８３（２０１３）０７ —０６２１ —０５
Ｓｐｒｅａｄ－Ｄｏｐｐｌｅｒｃｌｕｔｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔ
ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｗａｖｅｆｏｒｍｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄａｓｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｎｐｕｌｓｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｔｈｅｒｅ — ｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｅｃｈｏｓｉｇｎａｌａｔｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗａｓｄｉｓｐｏｓｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｂｌｏｃｋｉｎｇｍａｔｒｉｘｏｆＭＩＭＯｓｙｓｔｅｍ．Ａ— ｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｗａｓｆｏｒｍｅｄａｔｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇｍｉｎｉｍｕｍｖａｒｉａｎｃｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｌｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＭＶＤＲ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｏｍｕｒｌａｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎｗｉｎｄｏｗｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｐｈａｓｅｇｒａｄｉｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＰＧＡ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｐｈａｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｂｌｅｔＯｐｕｒｉｆｙｔｈｅｅｃｈｏｓｉｇｎａｌａｔ