MIMO RADAR IMAGING MODEL AND ALGORITHM

Based on the array architecture of multiple transmitting/receiving antennas, Multi-Input Multi-Output (MIMO) radar provides a new mechanism for radar imaging technology. In order to explore the processing approach to this imaging mechanism, the two dimensional (2D) imaging model of MIMO radar is established first, and the spatial sampling ability is analyzed from the concept of spatial convolution of the antenna elements. The target spatial spectral filling format of MIMO radar with monochromatic transmitting signal is described. High-resolution imaging capability of MIMO radar is analyzed according to spatial spectral coverage and the corresponding imaging algorithm is presented. Finally, field imaging experiment is used to demonstrate the superior imaging performance of MIMO radar.

基于空间谱域填充的MIMO雷达成像研究

雷达成像需要获得目标空间谱域一定范围和密度的采样以重建目标图像,目标空间谱域的填充方式与雷达成像的质量有直接关系.论文首先阐述了MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达收发信号模型的空间卷积效应,基于电磁逆散射原理,推导出一种MIMO雷达成像方法,详细论述了成像性能与空间谱域填充的关系.讨论了收/发阵列配置对空间谱域填充的影响,得到阵列排布的基本准则,最后对成像算法的有效性和理论分析结果进行仿真验证.

基于MIMO雷达的高分辨成像方法

以实现对空中目标的高分辨成像为目的,文章提出了基于MIMO雷达的技术解决方案。首先分析了MIMO雷达的工作原理和实现形式,而后建立了MIMO雷达成像模型,并推导出MIMO雷达多通道回波与目标空间频谱的对应关系。通过分析目标空间频谱的支撑区分布,论证了MIMO雷达阵列方位向的高分辨成像能力。最后进行了成像仿真实验。结果表明:在同等接收阵列条件下,MIMO阵列与实孔径阵列相比方位分辨率能够得到数倍的提高。

发射分集MIMO雷达融合成像处理方法

发射分集MIMO雷达具有潜在的高分辨成像能力,但成像时存在高旁瓣问题。为分析它的成像性能,该文首先建立了发射分集MIMO雷达的成像模型。通过空间频谱的支撑区分布,阐明了分集成像的高分辨性能,并着重分析了其旁瓣特性。基于谱外推的思想,提出了一种发射分集MIMO雷达融合成像处理方法,该方法能够实现MIMO雷达高分辨成像同时具有良好的旁瓣性能。仿真实验验证了该文所提方法的有效性。

FD-MIMO距离高分辨雷达及其旁瓣抑制

为了提高距离分辨率而又不增加对发射/接收机带宽的要求,该文提出了频分多入多出(Frequency-Divided Multiple Input Multiple Output,FD-MIMO)雷达。该雷达利用同时发射的多路窄带信号合成宽带波形,进而得到目标的高分辨距离像。由于持续时间短,合成高分辨距离像具有很好的多普勒容限。此外,针对由合成频谱不连续性造成的近区高旁瓣和由子带间耦合造成的远区高旁瓣,该文分别提出使用倒数谱滤波器和对子带信号加带外衰减的方法予以抑制。最后,理论分析和数值仿真证明了旁瓣抑制方法的有效性。

MIMO雷达多目标多维参数估计预处理算法

目标高速运动使得MIMO雷达回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,此时,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文利用速度估计值构造补偿因子,对回波信号进行预处理,校正距离和多普勒单元走动,再利用空间谱估计算法对目标多维参数进行估计.仿真结果表明了所提方法与MUSIC相比,具有更好的可行性和有效性.

采用二维CZT的MIMO雷达极坐标格式成像算法

经典极坐标格式算法(PFA)以极坐标格式录取数据,利用二维插值运算在波数域中完成坐标系转换,进而通过直接FFT运算实现成像,但插值处理存在运算量大、复杂度高等问题。提出一种二维CZT的MIMO雷达极坐标格式成像算法,即用对波数谱的二维Chirp-Z变换(CZT)替代插值运算,实现距离向和方位向的坐标转换。对MIMO雷达单次快拍成像的仿真结果表明,所提算法能在保证成像质量的同时有效地提高运算速度,从而有效解决插值运算带来的大运算量和高复杂度等问题,且算法具有对信噪比依赖小的优点。

双基地MIMO雷达的收发角度快速估计方法

提出一种双基地MIMO雷达的收发角度快速估计方法。该方法利用多级维纳滤波的前向递推多级分解特性获得接收信号的信号子空间,然后构造出收发角度的二维空间谱函数,同时将二维空间谱函数通过线性约束二次优化转换为两个一维的空间谱函数,从而获得目标的收发角度,且收发角度自动配对,不需要额外的配对运算。该方法避免了协方差矩阵的估计及其特征值分解,且收发角度估计只需要一维空间谱搜索,大大降低计算复杂度。仿真结果证明了该算法的有效性。

一种外辐射源雷达的稀疏层析成像方法

外辐射源雷达可利用第三方照射源完成静默条件下对目标的探测,具有优秀的四抗能力,在强电磁对抗环境下具有先敌发现的战场感知优势,一直是各军事强国的重要发展方向之一。外辐射源雷达成像技术可提供更为丰富的目标感知信息,具有较好的军事和民用发展前景。针对外辐射源雷达成像面临的第三方辐射源带宽窄、分辨率低等问题,利用层析成像原理构建系统模型,通过扩展目标回波的波束域空间谱提升系统分辨率,并通过稀疏恢复技术在部分角度观测信息条件下实现对目标的高分辨成像。针对目标在观测时间内非理想运动导致的相位误差,基于定点迭代方法改善成像对比度,提升了系统成像性能。理论分析及仿真实验验证了所提方法的有效性。

基于二维微波成像的共形天线RCS提取方法

二维微波成像技术是一种有效诊断雷达目标散射点强度和空间分布的手段。机载共形天线因与机体表面成为一体,常规测试手段难以确定其RCS贡献。基于二维微波成像技术,分离和提取出了装机状态下共形天线的反射率分布,通过二维空间像与二维空间谱之间的波谱变换获得了共形天线的二维空间谱信息,经过直角坐标域至极坐标域的插值获得了对应频率和角度的散射信息,再对定标球进行同样的处理,最终标定出共形天线的RCS贡献。实验结果表明了该技术的有效性。

超宽带虚拟孔径雷达非正交旁瓣抑制方法

在超宽带雷达成像中,雷达图像存在非正交旁瓣,影响图像质量。该文通过分析虚拟孔径成像的空间谱支撑区分布与点扩展函数的关系,提出一种基于虚拟子孔径的雷达图像非正交旁瓣抑制方法。该方法通过分离主瓣和旁瓣,在保持分辨率的同时有效抑制旁瓣,仿真数据处理结果验证了该文方法的有效性。

穿墙雷达人体目标探测技术综述

为获知穿墙雷达技术发展脉络以及预测未来可能的发展趋势,对近年来穿墙雷达研究领域中的墙后人体目标探测技术的发展情况进行了梳理.围绕墙后人体目标探测中的微多普勒谱识别、二维运动目标检测,以及三维人体目标高分辨成像等关键技术,对国内外公开发表的相关文献进行了归纳总结.结果表明,穿墙雷达已经在墙后人体目标的生命特征提取、运动行为监测、动作姿态识别等应用领域取得了长足进步.随着相关研究的深入,穿墙雷达系统开始表现出轻型化、小型化、低成本化的特点,而对应的处理算法则向更加智能化方向发展.