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* * MIMO 雷达 西安电子科技大学 雷达信号处理重点实验室 2007. 11 雷达信号处理重点实验室 I. 引言 i）空域信号处理（检测、参数估计和滤波）的发展 早期雷达 —— 单输入—单输出（SISO） 单脉冲雷达 —— 单输入—双输出（SIBO） 相控阵雷达 —— 单输入—多输出（SIMO） 发射多样性雷达 —— 多输入—多输出（MIMO） 雷达信号处理重点实验室 两类 MIMO 雷达 a）空间稀布阵（多视角） —— 目标回波 RCS 不同 b）伪单站 —— 多个收、发阵元到目标射线近似平行（远场条件） 窄带信号 —— 阵元间包络时延可忽略 本报告只讨论 b.（伪单站） 发射信号多样性 —— 中心频率 相同 信号带宽相同，但波形不同（不同编码） 有源相控阵用一系列 T/R 组件，但发射信号相干 波形多样性 —— 一般用编码信号、正交信号 雷达信号处理重点实验室 MIMO 功率 相关矩阵 相控阵 目 标 处 信 号 码元序列 发射阵元序列 —阵元 —阵元 阵元 到目标的时延 — （ ） 雷达信号处理重点实验室 ii）预备知识 a）单接收与自发自收 单接收 自发自收 （孔径长度加倍L→2L） 雷达信号处理重点实验室 b）等效相位中心 雷达信号处理重点实验室 c）到达波方向（DOA）估计 多个信号 要多次信号 —— 非相干（如目标多普勒不同） 如为相干信号，用（对均匀线阵，子阵平移，倒置） MIMO 对同样接收阵列，发射相位中心改变 雷达信号处理重点实验室 问题： a）相对于相控阵雷达，空间能量分散。 （对有哪些信誉好的足球投注网站雷达，延长了驻留时间） 如对单目标作“烧穿”工作，不合适。 b）对外来有源干扰，等效相位中心不成立（仍为原接收阵列）。 iii）MIMO 雷达的优点和问题 优点：a）自由度↑↑ （可辨识度↑，空域滤波特性↑） b）阵列孔径↑（空间分辨率↑） c）可获得多个非相干回波（发射相位中心变）（用于自适应处理） 雷达信号处理重点实验室 II．信号模型 发射信号 接收阵元 目标 l 处的信号 接收信号 发射阵元 雷达信号处理重点实验室 目标回波反射系数为 第 j 个接收阵元的信号为 接收阵列回波向量 接收阵列流形 则其回波为 如收发共用 雷达信号处理重点实验室 ↑ 发射1的接收阵列流形 在 已知，估计 而等效天线相位中心（含重复）为 （接收信号数 ） 为第 j 个接收阵元中 个信号组合 有 个数据 雷达信号处理重点实验室 对正交信号组 从接收阵列输出中分离出第 j 个发射回波向量 雷达信号处理重点实验室 维 —kronecker积 — kronecker 积 雷达信号处理重点实验室 如果发射信号组 非正交，则相关矩阵 另找正交基 为 的特征矢量与特征值 代替前面的 用 各分量在 U 的正交量上的投影 求 雷达信号处理重点实验室 Ⅲ. MIMO方向图与自由度 —kronecker积 — kronecker 积 雷达信号处理重点实验室 等效相位中心举列 （a） （a） 共 ULA （b） ULA （c） 收、发共位 雷达信号处理重点实验室 Ⅳ.空间滤波特性举例 MIMO与相控阵比较 （a） ULA L=12 ULA L=16 （b） ULA M=10（收、发共用） ，等功率。 MIMO 相控阵 更多的等效相位中心，可形成空间滤波特性好的方向图，用GMTI Ⅴ.自适应波束形成—— 参数估计 雷达信号处理重点实验室 ⅰ）不依赖数据 傅氏谱、最小二乘（LS）谱 ⅱ）基于数据 自适应谱（Capon, APES） 雷达信号处理重点实验室 ⅰ）LS 谱 对 求导，并令其为零，得： 有干扰时性能差 不依赖数据 — 分辨率差、旁瓣高。 雷达信号处理重点实验室 ⅱ）自适应估计 分两步： b）再估计 LS 谱 a）Capon 法 主要针对外部干扰，所以权只对接收阵列作自适应 对 得 得 Capon 波束形成 a）用 Capon 法（或 APES 法）求权（用一次回波数据，有 N个样本, 个线性独立信号） 雷达信号处理重点实验室 对 MIMO 雷达 即 对上式