一种基于重叠天线的TDM MIMO雷达速度解模糊方法

TDM MIMO技术可以扩大雷达的虚拟孔径,提高角度分辨率,TDM MIMO因便于实现而广泛应用在汽车雷达上。TDM MIMO因分时发射使不模糊速度范围大幅度降低,通常采用多种速度模糊阶数假设和角度维FFT峰值比较的方法来确定模糊阶数,但该方法严重依赖于FFT运算,效率较低。通过采用基于重叠天线的收发阵列设计和利用重叠相位差来确定速度模糊阶数的方法,规避了大量FFT运算,降低了系统处理负载,适合车载毫米波雷达应用。

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。

天基TDM-MIMO雷达系统抗干扰波形设计方法

针对天基MIMO脉冲雷达探测体制的发射波形设计问题,考虑到天基雷达的发射波形等相关参数极易被敌方侦察设备侦收到,提出了一种新的抗干扰天基TDM-MIMO雷达波形设计方法。结合雷达系统的信号处理流程,建立了基于复合模糊函数的波形设计参数化模型,以表征雷达探测性能的发射信号集复合模糊函数和表征抗欺骗干扰的正交性来优化设计雷达波形,在保证了雷达探测性能的前提下,兼顾了抗干扰性能。该优化波形同时具有一定范围的多普勒不敏感的特性。天基TDM-MIMO雷达系统各发射阵元依次发射或跳变发射正交波形,所有接收阵元接收回波信号,回波信号经过信号处理流程之后实现了目标的检测。仿真试验验证了优化波形的有效性和可行性,适用于天基TDM-MIMO雷达探测高速空间目标的实际工程应用。

基于TDM信号的反无人机MIMO雷达系统

随着无人机威胁的日益增大,对低成本三坐标雷达的需求也逐渐增长;鉴于多输入多输出(MIMO)技术已在通信领域得到了广泛应用,有效降低了硬件成本,可将MIMO技术引入三坐标雷达领域用于对无人机目标的探测;因此,介绍了一种基于时域复用(TDM)信号的MIMO雷达系统;时域复用方式通过对发射单元发射时间的控制实现信号优良正交性能,并有效降低了信号产生单元与发射信道的复杂度;基于TDM信号形式,进行了MIMO雷达天线设计,给出了时分信号正交解调与数字波束形成处理的流程;计算机仿真也验证了TDM信号条件下的MIMO雷达点目标成像与波束形成的能力。

天基TDM-MIMO雷达空间碎片阵列走动补偿方法研究

天基时分复用多发多收天线(TDM-MIMO)雷达能同时完成较大空域搜索和多目标跟踪任务,有利于实现对多个碎片同时跟踪,且系统架构简单,能够以较小代价获得更多的系统自由度。但由于空间碎片与雷达间的相对高速运动,目标回波信号由窄带阵列信号变成宽带阵列信号,均匀线阵畸变成相对阶梯形阵列,无法实现能量聚焦。为了解决以上问题,提升TDM-MIMO雷达的综合探测能力,提出一种空间非均匀阵列校正补偿算法,该方法首先利用keystone变换校正阵列在时间域上的走动,进而将不同通道的数据进行重组,最后通过动目标检测(MTD)实现能量聚焦。此时能够在较低信噪比下分辨目标,从而实现动目标检测。理论分析和仿真结果表明所提方法的有效性,且具有较强的工程应用价值。

集中式MIMO雷达研究进展:正交波形设计与信号处理

集中式多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达通常利用正交波形增加发射波形自由度,采用数字阵列拓展空间收发自由度,使得雷达接收机的天线孔径获得明显扩展,最终带来空间分辨率、测角精确度、杂波抑制能力等大幅度提升。但是,这些性能提升的前提是发射波形具有正交特性。事实上,在实际应用中,在不牺牲时域/频域资源情况下,受限于时宽带宽积,无法获得完全正交的波形集合,从而限制了MIMO雷达系统性能。本文对集中式MIMO雷达正交波形复用的技术原理进行了系统回顾,分别归纳了三种快时间发射波形设计方法:时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)、码分复用(Code Division Multiplexing,CDM)和频分复用(Frequency Division Multiplexing,FDM),以及两种慢时间发射波形设计方法:多普勒分复用(Doppler Division Multiplexing,DDM)和随机相位编码波形,并对其优缺点进行对比。同时,对快时间MIMO和慢时间MIMO的信号处理流程进行归纳综合,给出基于匹配滤波的集中式MIMO雷达统一信号处理框架。为了展示不同波形对成像性能的影响,本文给出了基于三维匹配滤波的MIMO雷达成像结果。最后,结合实际应用问题,指出当前MIMO雷达面临的技术难点和发展趋势。

多普勒模糊下的FMCWMIMO雷达目标参数估计方法

近年来,随着智能驾驶技术的不断发展,毫米波雷达作为汽车安全控制系统的核心组件受到了广泛关注。时分复用(TDM)多输入多输出(MIMO)调频连续波(FMCW)雷达因具有低硬件成本和高角度分辨率的优势而被广泛应用于汽车雷达,但TDMMIMO在实际应用中还存在对运动目标检测易出现速度模糊和角度模糊问题,导致检测误差变大,对于自动驾驶场景存在一定的安全隐患。为解决上述TDM MIMO FMCW雷达存在检测误差高的问题,提出了在多普勒模糊下的FMCW MIMO雷达目标参数估计方法,在不增加额外硬件开销的前提下,可确保算法在低复杂度下提升监测的时效性,解决了速度模糊和相位偏移问题;利用加Kaiser窗FFT波束形成方法对目标角度进行测量,从而得到更精准的目标信息。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

基于TDM的大规模多天线信道测量系统的射频切换模块设计

传统大规模多天线(Massive MIMO)信道测量系统采用的是虚拟大规模多天线阵列,测量周期较长,测试环境要求静止,同步要求高并且需要修正天线阵元间互耦特性。针对于传统测量系统的不足构建了真实Massive MIMO信道测量系统,该系统相对于传统信道测量系统的不同在于TDM的射频切换模块和相应的天线阵列。射频切换模块主要包括时钟控制单元和射频切换单元,时钟控制单元产生控制矢量信号发生器的触发信号和控制射频切换单元的控制信号,射频切换单元则根据输入的控制信号快速切换不同的天线阵元。实验表明,该套设备大大缩短了测量时间,减轻了人力测试强度,降低了对测试环境和同步的要求并且测量结果包含天线之间的互耦影响,极大的增加了信道建模的准确性。

多功能汽车防撞雷达阵列天线技术研究

针对传统汽车防撞雷达不具备测高功能的缺点,提出基于现有收发天线条件下的两种具有测高功能的雷达天线布阵方式,建立了信号数学模型,并利用干涉测角算法实现了测高功能,分析了测高对方位角估计的影响,给出了其适用场景和限制条件。在增加测高功能后,有效降低了汽车防撞雷达的虚警率,显著提升了用户体验。

一种TDM-MIMO FMCW车载毫米波雷达目标检测方法

毫米波雷达作为汽车自动驾驶重要传感器之一,其主要功能是对车辆周围目标进行距离、速度和角度的测量。根据车载毫米波雷达一般使用场景,设计了一种以快速chirp信号作为发射波形的2发4收TDM-MIMO FMCW毫米波雷达目标检测方案以及相应的3D-FFT目标检测算法,可同时得到目标距离、速度和角度。通过优化天线阵元排布,该方案可有效解决常规TDM-MIMO由于通道时分复用导致对目标测速时的不模糊速度区间减小的问题。相比于常规发射三角波的车载雷达,该方案可以有效避免多目标速度匹配问题;相比于单脉冲测角,该方案可以极大地改善角度分辨率。最后,通过Matlab仿真验证了该方案和算法的有效性。

LFMCW车载雷达解速度模糊测角新方法

LFMCW车载雷达采用MIMO虚拟孔径方法提高角度估计性能,通常将MIMO雷达虚拟孔径角度估计和解速度模糊分成两帧信号处理,这样会降低雷达数据率。该文提出一种解速度模糊测角新方法,采用TDM方式发射不同时宽、带宽相同的锯齿波信号。在一帧信号内先解速度模糊,再进行相位补偿,最后进行MIMO雷达虚拟孔径角度估计。通过仿真和理论分析,该方法能进行高精度角度估计,减少了信号处理时间,提高了雷达数据率。

一种减轻信道测量仪中相位噪声影响的方法

该文研究了相位噪声对时分复用切换信道测量仪所测结果的影响,提出一种基于开关快速切换的信号发送和接收方法。通过在不同发射天线上发送相互正交的测试序列,增加了在一个快拍周期内在收发天线对之间的切换次数。与传统方法相比,该方法缩短了天线开关的持续时间,使相位噪声对不同收发天线对的影响基本相同。通过仿真分析,采用该文提出的切换方案后,有效地减轻了相位噪声对多天线信道容量的过估计。