基于星载混合相控阵MIMOSAR的多方向测绘带成像及二维DBF处理

为解决图像模糊和图像混叠的问题,提出了将混合相控阵MIMO雷达与SAR相结合(混合相控阵MIMO SAR)的多方向测绘带成像方法,且提出二维数字波束合成(DBF)处理技术以实现无模糊宽测绘带高分辨率成像。首先建立该方法信号模型,推导了混合相控阵MIMO SAR的实际控制矩阵。然后针对多方向成像易造成图像混叠和距离模糊的不足,提出俯仰向自适应DBF算法,实现了图像混叠部分的有效分离且对模糊有很好的抑制。最后利用方位向加权对带外模糊置零。仿真结果表明该二维DBF处理技术的有效性。与星载双向和相控阵多向成像方法相比,该方法工作方式更灵活,能够满足多功能星载SAR的要求。

基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法

现有雷达系统在目标跟踪时所形成的波束仅与目标方向有关,无法实现信号发射能量在特定距离和方向上的聚焦。针对上述问题,该文将频率分集阵(Frequency Diverse Array,FDA)与MIMO雷达相结合,提出一种基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法。该方法利用阵元间非单调递增频率偏移,形成基于距离和方向的2维发射方向图,不仅消除了一般FDA阵列方向图在距离上的周期性,而且实现了方向图在距离和方向上的解耦合,使雷达能够形成基于距离和方向的2维点状跟踪波束。通过利用混合相控阵MIMO雷达的发射增益和波形分集特性,进一步提高目标跟踪性能。利用MUSIC算法对所提方法进行实验仿真和对比分析,分别验证了所提方法目标跟踪及抗干扰的有效性。

基于L形嵌套的混合MIMO相控阵雷达阵列设计

混合MIMO相控阵雷达发射端的子阵分割会导致自由度损失,为了解决这一问题,提出了一种基于嵌套阵结构的L形收发阵列设计方法。首先将发射端的混合MIMO相控阵雷达线阵纵向放置,然后接收阵列设计为横向布置的嵌套阵结构,最后通过在虚拟阵列中构造差异阵列,以L形的线阵结构实现了二维混合MIMO相控阵雷达的功能。通过形成虚拟阵元数目扩展,在保留混合MIMO相控阵雷达优势的同时增大了阵列自由度。且本文给出了这种结构下阵列流形的闭合表达式。仿真结果表明,与传统的混合MIMO相控阵雷达相比,这种方法能够提高自由度和波达方向估计精度。

混合MIMO相控阵雷达反向非均匀重叠子阵分割方法

针对混合MIMO相控阵雷达子阵分割中发射相干处理增益和波形分集增益不能兼顾的问题,提出了一种反向非均匀重叠子阵分割方法,该结构在非均匀重叠子阵分割的基础上,对其结构进行了反转。通过推导证明了反向非均匀重叠子阵分割方法在两种增益上的优越性。相较于传统的子阵分割方式,该方法既增强了发射相干处理增益,又保留了波形分集增益。仿真实验表明,所提出的方法具有更低的方向图旁瓣、更高的信干噪比以及更小的波达方向估计均方根误差。

混合MIMO相控阵雷达的交错稀疏阵列设计

针对常规的发射子阵分割会使混合MIMO相控阵雷达的孔径减小和馈电网络复杂度增加的问题,提出一种交错稀疏的发射子阵分割方法,通过寻求最大输出信干噪比的方式获得最佳的阵列结构.首先构建交错稀疏结构下的混合MIMO相控阵雷达模型,运用序列凸近似方法将非凸的目标函数转化为凸函数;然后通过凸优化分别求解出一维和二维混合MIMO相控阵雷达在阵元数目固定和阵元数目作为变量的情况下的最佳阵列结构;最后,通过仿真表明所提出方法不仅可以获得较大的信干噪比和较低的旁瓣电平值,且较常规的子阵分割方式能获得更高的波达方向估计精度.

十字形二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计

针对二维混合多输入多输出(MIMO)相控阵雷达发射子阵分割带来的自由度损失进而影响雷达系统参数估计性能的问题,提出一种基于十字阵的二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计方法.首先,结合稀疏阵列-共轭嵌套阵对混合MIMO相控阵雷达的收发端进行稀疏设计;其次,对混合MIMO相控阵雷达产生的合阵进行做差处理,得到阵元位置差的差异阵列;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计.仿真实验表明,相较于传统的二维混合MIMO相控阵雷达,所提出方法仅利用两个互相垂直的一维线阵便可形成阵列的二维平面扩展,同时,在不增加阵元个数的前提下可有效扩展雷达阵列虚拟阵元数目,提高阵列的自由度以及波达方向估计性能.

二维嵌套混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计

针对二维混合多输入多输出(MIMO)相控阵雷达发射阵列子阵分割带来的自由度损失问题,提出一种基于二维嵌套阵列的二维混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计新方法。首先,给出一种由稀疏阵列和密集阵列构成的嵌套阵接收阵列的二维混合MIMO相控阵雷达信号模型;其次,通过对接收信号的协方差矩阵进行Khatri-Rao乘积处理,得到阵元位置差的差异阵列,形成接收阵元数目的虚拟扩展;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计。仿真实验表明,与传统二维混合MIMO相控阵雷达相比,所提方法在不增加实际阵元数目的情况下可以有效扩展虚拟阵元数目,提高雷达阵列自由度,进而提高二维混合MIMO相控阵雷达波达方向估计精度。