一种新的MIMO雷达动目标检测方法
相控阵MIMO随机多相码雷达高速目标探测
摘
要 ： 解决传 统单输 入 单输 出雷达 对 高速 目标 不能 进行 长时 间有 效 相参 积 累检 测 的 问题 ， 为
提 出一 种基 于相控 阵 多入 多 出（ Ｉ Ｍ ＭＯ） 随机 多相码 雷达 的 高速 目标 探 测 方 法。通 过 多路 回 波
数 据短 时 间相参 并行 处理 ， 保证 相参 处理 间隔 内 目标 运 动 不超 过 半 个距 离单 元 ， 免 了 目标距 避 离走动 引起 的检 测性 能恶化 。将发 射 阵列分 成 多个重 叠的子 阵 ， 阵 内的相 参 处理提 高 了发射 子
合 成孔 径雷 达成 像 ， 免 了 成像 中 的运 动 补偿 问 避
天线 的阵 列都 为 均 匀 线 阵 。将 发 射 天 线 阵 列 分 成 多个 可 相 互 重 叠 的 子 阵 ， 个 子 阵 工 作 在 相 每 控 阵模 式 发射 相 参 信 号 ， 阵 问 发 射 正 交信 号 。 子 通 过调 整 每 个 子 阵 的 权 矢 量 来 形 成 波 束 ， 取 获 发射 相 参 处 理 增 益 ， 阵 间波 形 分 集 以提 高 角 子 度 分辨 率 。 由于子 阵 间相 互 重 叠 的 阵 元 是 复 用 的， 因此 其 发 射 信 号 将 是 多 个 子 阵 发 射 信 号 的
ａｄＴ ｌｃｍ ｎｃｔ ｎ ， ａｊ ｇ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｎ ｅ ｏ ｍｕ ｉ ｉ ｓＮ ｎｉ １０ ３ Ｃ ｉａ ｅ ａｏ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｓｌｅ ｔｅ ｒｂｅ ｔａ ｔｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ｉｇｅ ｉｐ ｔ ｉｇｅｏ ｔｕ （ＳＳ ｓｒ ｃ ： ｏ ｏｖ ｈ ｐｏ ｌｍ ｈ ｔ ｈ ｒｄｔ ｎ ｌ ｎ ｌ— ｕ ｓ ｌ—ｕｐ ｔ Ｉ Ｏ）ｒｄ ｒ ｉ ｉ ｓ ｎ ｎ ａ ａ ｓ
基于四通道相参融合的全极化MIMO雷达目标检测方法与制作流程
基于四通道相参融合的全极化MIMO雷达目标检测方法与制作流程全极化MIMO雷达是一种利用多通道相参融合技术进行目标检测的雷达系统。
相参融合技术利用多通道之间的相互干涉关系，可以提取目标的全极化信息，从而提高雷达目标检测的性能。
本文将介绍基于四通道相参融合的全极化MIMO雷达目标检测方法及其制作流程。
一、全极化MIMO雷达目标检测方法1.目标信号采集：通过MIMO雷达系统发送多个不同的信号波束，同时接收多个通道的回波信号。
每个通道可以测量目标在不同极化方向上的回波信号。
2.通道校准：对于每个通道，进行校准操作，消除因硬件差异引起的信号失真和非理想效应。
校准可以使用标定板或天空回波等参考信号进行。
3.信号解调：对每个通道的回波信号进行解调操作，得到目标在各通道上的雷达观测信号。
4.相参融合：将多通道的观测信号进行相参融合。
相参融合可以通过干涉矩阵的计算来实现，利用不同通道之间的相位差、幅度差等信息，得到目标的全极化信息。
5.目标检测：利用全极化信息进行目标检测。
可以采用传统的目标检测算法，如CFAR（常规信号背景自动死亡率）算法等。
也可以利用全极化信息提取目标的极化特征，结合机器学习算法进行目标检测和识别。
6.目标参数估计：根据检测到的目标信息，估计目标的参数，如位置、速度、形状、极化特征等。
二、全极化MIMO雷达制作流程1.硬件设计：设计MIMO雷达系统的硬件，包括发射和接收天线阵列、射频和模拟电路、时钟同步等。
具体要根据系统需求和应用场景来确定天线数量、阵列结构等参数。
2.软件设计：设计MIMO雷达系统的软件，包括信号调制、校准算法、信号解调算法、相参融合算法、目标检测算法等。
可以使用MATLAB等仿真平台进行算法验证，并依据具体硬件平台进行移植优化。
3.装配调试：根据设计要求，进行硬件的安装和布线。
进行系统的调试，包括阵列天线的校准、射频电路的调试等。
确保硬件系统能够正常工作。
4.系统测试：对系统进行全面测试，包括信号采集、校准、解调、相参融合、目标检测等方面的测试。
MIMO雷达技术在目标跟踪中的应用研究
MIMO雷达技术在目标跟踪中的应用研究摘要：随着雷达技术的不断发展，多天线雷达系统（MIMO）日益受到关注。
MIMO雷达技术利用多个发射和接收天线以及高效的信号处理算法，可以提供更高的分辨率、更好的目标检测和跟踪性能。
本文对MIMO雷达技术在目标跟踪中的应用进行了研究，并讨论了其优势、挑战以及未来发展方向。
第1节：引言雷达技术在军事、民用及航空航天等领域具有广泛的应用。
然而，传统雷达系统存在分辨率低、抗干扰能力差等问题。
为了克服这些问题，研究人员提出了MIMO雷达技术，并在目标跟踪中取得了显著的成果。
第2节：MIMO雷达技术的原理MIMO雷达技术利用多个独立的发射和接收天线，通过对不同天线之间的相互干扰进行分析和处理，可以提供比传统雷达系统更高的分辨率和灵敏度。
多个发射天线可以同时向目标发送多个不同的波束，而多个接收天线可以同时接收目标反射的信号。
通过对接收信号进行联合处理，可以实现对目标的跟踪和定位。
第3节：MIMO雷达技术在目标跟踪中的应用MIMO雷达技术在目标跟踪中发挥了重要的作用。
首先，它可以提供更高的分辨率，从而可以更准确地检测和辨识目标。
其次，多个发射天线和接收天线之间的相互干扰可以用于目标类别识别，可以通过分析干扰的特征来判断目标的类型。
此外，MIMO雷达技术还可以提供更好的抗干扰能力，通过分析多个天线接收到的信号，可以有效地抑制噪声和其他干扰。
最后，MIMO雷达技术可以提供更高的定位准确度和跟踪性能，通过对多个接收天线接收到的信号进行联合处理，可以实现对目标的精确定位和跟踪。
第4节：MIMO雷达技术的挑战尽管MIMO雷达技术具有许多优势，但也面临着一些挑战。
首先，MIMO雷达系统需要大量的天线和高效的信号处理算法，这增加了系统的复杂性和成本。
其次，MIMO雷达系统在实际应用中受到地面反射、散射等问题的影响，这可能导致目标跟踪的误差和不准确性。
此外，MIMO雷达系统对于目标的信号特征和传播环境的要求较高，需要深入研究和优化。
MIMO雷达的MTI处理及性能分析
MIMO雷达的MTI处理及性能分析MIMO(多输入多输出)雷达的MTI(移动目标指示)处理是利用MIMO雷达系统的多通道接收信号，在时域上实现目标速度信息的提取与处理。
MTI处理是雷达系统中常用的一种信号处理技术，主要用于探测和追踪移动目标。
MIMO雷达系统在传统雷达系统的基础上增加了多个发射和接收天线，可以提供更高的波束形成能力和灵敏度，从而可以更好地满足对目标的探测和跟踪要求。
在MTI处理中，MIMO雷达系统通过对多通道接收信号进行时延和相位差分处理，可以提取出目标的速度信息。
MTI处理主要包括以下几个步骤：1.零多普勒频移：利用多通道接收信号的相位差分，对雷达回波信号进行零多普勒频移。
这可以去除地物回波信号的零频偏移，突出移动目标信号。
2.时域滤波：对零多普勒频移后的信号进行时域滤波处理，以去除不感兴趣的杂波干扰。
常用的时域滤波方法包括矩形窗滤波、哈希窗滤波等。
3.目标检测：对滤波后的信号进行目标检测，以确定目标的存在与位置。
4.目标速度估计：利用多通道接收信号的相位差分，可以提取出目标的相对速度信息。
通过测量不同通道的相位差分，可以估计出目标的速度值。
MIMO雷达的MTI处理可以提供更准确和可靠的目标速度信息，有助于实现对多种目标的高效探测和追踪。
MIMO雷达系统的多通道接收可以提供更多的信息，增强相位差分的可观测性。
同时，MIMO雷达系统的波束形成能力和灵敏度也得到了提高，可以更好地抑制非移动目标干扰。
性能分析方面，主要从以下几个方面进行评估：1.目标探测概率：指MIMO雷达系统对目标的探测能力。
通过统计分析目标存在时系统的虚警概率和正确检测概率，可以评估系统的目标探测性能。
2.距离测量精度：指MIMO雷达系统对目标距离的测量精度。
通过统计分析目标距离的测量误差，可以评估系统的距离测量性能。
3.速度测量精度：指MIMO雷达系统对目标速度的测量精度。
通过统计分析目标速度的测量误差，可以评估系统的速度测量性能。
一种机载MIMO雷达地面运动目标成像方法
像 问题． 究 表 明 ， ＭＯ雷 达采 用 的单 次快 拍成 研 ＭＩ
像 方式 ，可完全 避 免传 统合 成 阵列成 像 的运 动补 偿 难题 ． 于此 结果 ， 基 本文 进一 步对 机载 ＭＩ ＭＯ雷 达 地 面运 动 目标 的成 像 问题 进 行研 究 ，以解 决
ＡＳ 中存 在 的 因参考 函数 失配 所产 生 的 目标 图 ＡＲ
Ａｕｇ２ ０ ．０ｌ
一
种机载 ＭＩ ＭＯ雷达地面运动 目标成像方法
谷 文 荃 陈 阿磊 王 党卫 ， ， ，马 晓岩
（空军雷达 学院研究生管 理大队， １ ． 武汉 ４０ １； ２ ３０９ ． 空军雷达学院三系 ， 武汉 ４０ １； ３ ３０９ ． 空军雷达学院， 武汉 ４０ １） ３０９
采 用 文献 ［］ ６ 的收 发复 用均 匀线 阵 天线 ， 包含 其 个 阵元 ， 阵元 等距离 分布 在载 机飞行 的方 向 ， 且 即
运 动速度 远 小于 电磁 波传 播速 度 ， 问并 行采 样 空 可 以 同时获取 目标多 个方 位 回波相位 信 息为确 知
性 函数 ， 即利用 空 间换取 常规 Ｓ Ｒ中的 时间获 得 Ａ 目标方 位 向的高分 辨 ． 因此 ， 利用 该雷 达可 为运 动 目标 的成像 提 供新 的思 路 ． 文献 ［ ８ 针对 逆合 如 ６ ］ － 成孔 径 雷达 运 动 目标成 像 存 在 的运 动 补偿 难 题 ， 基 于 ＭＩ ＭＯ雷 达研 究 了对空 运 动 目标 的高分 辨成
第２ 卷 第４ ４ 期 ２ １ 年 ８月 ００
文 章 编 号 ： ６３８ ９（０ ０ ４０３ — １７—６ １ １） —２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｉ ｒ ｅＲａ ａ ａ ｅ ｏ ｒ ａ ｒＦｏ ｃ ｄ ｒＡｃ ｄ ｍ ｏ
基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法
子 阵 均 包 含 Ｍ × 个 均 匀 分 布 的 收／ 复 用 阵 Ｍ 发 元 ． 图 １ 出 了 Ⅳ ＋ ｒ ９时 ＭＩ —Ｐ 给 ｌⅣ ＝ ＭＯ Ｌ Ｃ雷 达 子 阵 的一 种 空 间位 置 配 置 ， 包 含 ５ ￣ Ｍ 个 阵元 是 Ｍ ５
的均 匀 平 面 阵 列 天线 的部 分 阵元 ．
） ＝∑ （ ｆ） ， ｆ
１
（ ２ ）
由于 各 子个 子 阵 中利 用 各 子 阵发 射 信 号 进 行 脉 冲 压 缩 滤
波 可 形 成 （ ＋Ⅳ） 个 滤 波 输 出 ， 经 “（ 滤 ⅣＩ ｒ 且 ） ｒ 波后 输 出的信 号 可 表示 为
本 相 同 ， 而证 实了所 提 出 系统和 检 测 方 法 的有 效 性 ．该 系统 为 减 少 大型 远 程相 控 阵 雷达 的 经济 成 本提 供 了一 从
种 方 法．
关 键 词 ： Ｍ０雷达 ； 控 阵 雷达 ； 干 处理 ＭＩ 相 相 中 图分类 号 ：Ｎ９８９ Ｔ ５． ３ 文 献标 志 码 ： Ａ ＤＯ ： ０ ９９ ｉｓｎ１７ —６ １ ０ ２０．０ Ｉ１． ６／．ｓ．６３８９ ． １．４ １ ３ ｉ ２ ０
第２ 卷 第４ ６ 期
２１ ０ ２年 Ｏ ８月
文章 编 号 ：６３８９ （０２ ０ —２ ５０ １７ —６ １２ １ ）４０ ３ —５
空 军 雷 达 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｒ Ｆｏ ｃ ｄ ｒＡｃ ｄ ｍ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＡｉ ｒ ｅ Ｒａ ａ ａ ｅ
、０ ． ６ Ｎｏ ４ ，１ ２ ．
雷 达 进 行 了 拓 展 ， 用 ＭＩ 利 ＭＯ技 术 实 现 相 控
收 稿 日期 ：２ １ ． ５０ ０ ２０ ７
图 １ ＭＩ ．Ｐ ＭＯ Ｌ Ｃ雷 达 子 阵 空 间 位 置 配 置
MIMO雷达目标检测问题研究
Ｙ ｕＪ ｎ Ｑａ ｇＹ ｎ ， ｏｇＧ ｏ Ｓ ｉ ｈｒｎ ｏ ｕ ， ｉｎ ｏ ｇ Ｄ ｎ ｕ ， ｈ ｉ ｇ Ｚ ｏ （ ｉ ｎＥｅｔ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｓｔｔ， ｉ ｎ７ ０ ０ ） Ｘ ｌ ｒ ｉ Ｅ ｇｎｅｉ ｅｅｒ Ｉ ｔｕｅ Ｘ １ １ ０ ａ ｃｏ ｃ ｎ ｈｎｉ ａ
Ｒ Ｓ起 伏特 性 的。 Ｃ 如果 要形 成 完 全 的空 间分 集 ， ＭＯ雷 达 各 收 ＭＩ
发单元之间必须有较大间距 ， 这样就需要考虑各单 元之间的排布以及各单元之间的通信 同步等 问题 ，
加 大 了雷达 的设计 难度 。 同时形成空 间分 集后 各接
收信号之间相互独立的关系导致信号难以进行相干 处 理 Ｊ以空 间分集 增 益换 取 相 干处 理 增 益 是 否值 ，
Ａ ｓ ａｔ Ｉ ｒｅ ｎ ｗ ｉ ｐ ｃ ｏ ａ ａ ｄｖｒ ｔ ｏ ｕｔｉｐ ｔ ｕｔ ｏｔｕ ＭＩ ｂ ｔ ｃ ： ｎｏｄ ｒ ｏｋ ｏ ａｔ ｆ ｐｔ ｌ ｉ ｓ ｙ ｆｍ ｌ－ ｕ ｌ— ｐ ｔ（ ＭＯ）ｒｄ ｒ ｎｔ ｇｔ ｅ ｃ ｒ ｔ ｍ ｓ ｉ ｅ ｉ ｉｎ ｍ ｉ ｕ ａａ ｅ ｄ ｔ — ｏ ａ ｅ ｒ
由于系统采用多发多收的形式 ， 当收发各单元 之 间 间距 足 够 大 ｌ 时 ， 达 就 能 从 多 个 不 同角 度 ２ 雷
１ 引言
ＭＭ Ｉ Ｏ雷达是在系统中采用多个发射单元和多 个接收 单 元 的新 体 制 雷 达 。与传 统 雷 达 不 同，
ＭＩ ＭＯ雷 达 系统 的多 个 发射 单 元 发 射 波 形 不 同 （ 理 想 情况 正交 ） 的信 号 ， 时各 接 收单 元 接 收多 种 波 同 形 ， 通过分 离获 得多 个通道 数据 ， 并 最后 对这些 通 道 数 据进 行融合 处 理 ， 而 提 高 系统 的检 测 能力 。 由 从
MIMO雷达目标检测问题研究
MIMO雷达目标检测问题研究游俊;强勇;董国;师志荣【摘要】In order to know impact of spatial diversity of multi-input multi-output （MIMO） radar on target aetec- optimum detection approach under N-P criterion and related detection performance based on Swerling target models are studied in four extreme spatial diversity cases, that is, completely receiving （transmitting） diversity or no diversity. The results show that appropriate spatial degree-of-freedom should be chosen to obtain optimal detection performance in specified condition.%为了了解MIMO雷达的空间分集对目标检测的影响,本文对收（发）全分集（不分集）四种较极端的空间分集情况下雷达对Swerling目标模型的N-P准则下的最优检测方法以及相应的检测性能进行了研究,结果表明需要选择合适的空间自由度才能得到特定环境下最佳检测性能。
【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P20-23)【关键词】MIMO;空间分集;Swerling目标模型;目标检测【作者】游俊;强勇;董国;师志荣【作者单位】西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN911.6;TN951 引言MIMO雷达是在系统中采用多个发射单元和多个接收单元的新体制雷达。
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一种新的MIMO雷达动目标检测方法
摘要:针对MIMO雷达的动目标显示(MTI)特性,通过与传统单延时对消方法对比,采用双延时对消和变T技术处理盲速的方法进行动目标检测。
最后对比仿真实验结果证明,在动目标检测中使用双延迟线对消和变T技术处理盲速的方法,能够更好地提取杂波中的运动目标。
关键词:MIMO雷达动目标显示(MTI) 延时对消
多输入多输出(MIMO)雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达。
通常将MIMO雷达分为两大类:一类是共置MIMO雷达,这类雷达系统的发射阵元间距很小,发射机从同一个角度照射目标,通过波形分集提高雷达系统性能;另一类是统计MIMO雷达,这类雷达发射阵元间距分散开,利用多个不同方位的雷达发射信号,较好地克服了目标RCS的角闪烁所带来的性能损失,获得较大的空间分集增益,能够根据多普勒频移解决慢目标的检测问题,而且能够克服带宽的限制,实现更高精度的目标定位[1]。
由于雷达天线接收到的信号除了感兴趣的目标回波以外,还包括接收机的噪声、以及各种杂波。
因此,当杂波和运动目标回波同时被接收时,会使目标的观测显得困难。
一方面,如果目标回波信号混叠在强干扰杂波中,不可能完成自动门限信号检测。
即使目标回波信号与干扰杂波处在不同的距离、方位和仰角上,杂波背景也会影响杂波邻近目标回波信号的分辨;另一方
面,如果雷达终端采用自动检测和数据处理系统,则由于大量杂波的存在,将引起终端过载或不必要地增加系统的容量和复杂性。
因此,无论从抗干扰或改善雷达工作质量的观点来看,选择运动目标回波而抑制杂波背景很重要。
可以从速度的差别上来区分运动目标和杂波。
由于运动速度不同而引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等,这就可以从频率上区分不同速度目标的回波[2]。
因此,本文将讨论后一种类型的MIMO雷达中MTI问题。
1 目标多普勒频移及杂波功率谱
2 MIMO雷达MTI基本原理
MTI(运动目标显示)的本质含义:基于回波多谱勒信息的提取而区分为运动目标和固定目标。
当固定目标、地杂波与运动目标处于同一距离单元时,前者的回波通常比较强,以至于运动目标的回波被“淹没”其中,故必须设法区分二者。
因固定目标回波中的多谱勒频率为零,慢速运动的杂波中所含的多谱勒频移也集中在零频附近,它们的回波经相位检波后,输出信号的相位将不随p4 结语
通过理论分析及仿真实验证明,MIMO雷达对运动目标回波采用单延时对消时的幅频响应在零频附近抑制杂波的零值区宽度可能达不到要求,而采用双延时对消及变T技术处理盲速的动目标检测方法,不仅可以较好地解决盲速问题,而且可以通过改变参差数和参差比来获得不同的响应特性。
同时还可以很好的抑制雷达检波器输出信号中的杂波,并能提取更精确的动目标回波信息,从而大大改善了MIMO雷达在杂波背景下检测运动目标的性能。
该方法相比传统的单延时对消方法在抑制杂波的能力上提高了18％,具有较强的实用性及工程应用性。
参考文献
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