基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì).pdf

1、發(fā)射方向圖表征了雷達(dá)發(fā)射功率在空間維上的分布情況，對于雷達(dá)來說是非常重要。雷達(dá)的工作場景中或多或少地存在著一些對雷達(dá)工作產(chǎn)生負(fù)面影響的因素如干擾或者雜波，如果能夠提前獲取這些因素的信息作為先驗(yàn)信息，將其合理利用并指導(dǎo)雷達(dá)的下一次發(fā)射，就可以大大提高雷達(dá)的工作性能，這屬于認(rèn)知發(fā)射的范疇，是現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)展的重要方向。多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)具有多個發(fā)射和接收天線，這使得MIMO雷達(dá)具有波形分集的能力，這種具有高自由度的雷達(dá)體制，為先驗(yàn)信息

2、的獲取和利用提供了一個非常良好的實(shí)現(xiàn)平臺。本文以 MIMO雷達(dá)為實(shí)現(xiàn)平臺，主要研究基于干擾先驗(yàn)信息和雜波先驗(yàn)信息的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法；論文內(nèi)容安排概括為以下幾個方面：
　　一、闡述了 MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)的三種方法。第一種是傳統(tǒng)的基于SDP優(yōu)化方法的發(fā)射方向圖匹配設(shè)計(jì)模型，這種方法的求解必須依賴于凸優(yōu)化工具包如CVX等；第二種是一個無約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，其利用自相關(guān)矩陣的平方根矩陣所特有的性質(zhì)，將自相關(guān)矩陣半正定的約束和每

3、個天線等功率的約束都等價地包含到參數(shù)化后的平方根矩陣中，從而實(shí)現(xiàn)了一個約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型向一個無約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化，然后利用梯度下降算法即可求解該無約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；第三種也是一個無約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，其思路是將原模型的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)地推導(dǎo)和替換，同時在該過程中將約束條件作為已知條件逐一包含到推導(dǎo)過程中，從而亦實(shí)現(xiàn)了一個約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型向另一個無約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化，然后利用“導(dǎo)數(shù)求極值”的方法求解該無約束優(yōu)化問題，得到一個“偽自相

4、關(guān)矩陣”，接著對該“偽自相關(guān)矩陣”的非對角線元素進(jìn)行擾動，最終得到我們要求的具有半正定性質(zhì)的自相關(guān)矩陣。
　　二、研究了基于干擾先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)獲取干擾先驗(yàn)信息方法的不同，主要介紹了三種算法。第一種是利用雷達(dá)靜默期接收到的干擾數(shù)據(jù)基于DOA估計(jì)技術(shù)，將干擾的方向估計(jì)出來，這些估計(jì)出的干擾方向就是先驗(yàn)信息，利用干擾的估計(jì)方向，直接約束該方向上的能量極小，同時利用p階導(dǎo)數(shù)約束的方法，將干擾估計(jì)方向上的零

5、陷進(jìn)行展寬；第二種是基于接收端的干擾信號計(jì)算出干擾相關(guān)矩陣，接著將干擾相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解處理，大特征值對應(yīng)的特征向量所張成的空間即為干擾子空間，該干擾子空間即為先驗(yàn)信息，在設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖時，將干擾子空間的信息運(yùn)用其中進(jìn)行相應(yīng)的約束，從而可以在干擾的方向上自適應(yīng)地設(shè)置零陷，然后同樣運(yùn)用p階導(dǎo)數(shù)約束的方法在干擾方向上自適應(yīng)地進(jìn)行零陷展寬；第三種是利用接收到的干擾數(shù)據(jù)表征出干擾加噪聲的功率，拋開傳統(tǒng)的發(fā)射方向圖匹配思想，直接以最小化干擾加

6、噪聲的功率為目標(biāo)，同時保證感興趣方向具有一定的增益即可，如此設(shè)計(jì)出的發(fā)射方向圖同樣可以在干擾的方向上自適應(yīng)地設(shè)置零陷，同時采用Mailloux方法對零陷進(jìn)行展寬。
　　三、研究了基于雜波先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)方法以及利用稀疏的雜波信息進(jìn)行陣列位置誤差校正的方法。首先在非均勻雜波背景下，將 MIMO雷達(dá)發(fā)射正交波形信號時接收到的雜波回波數(shù)據(jù)矩陣作為先驗(yàn)信息，然后利用該先驗(yàn)信息在最大化接收天線中的信雜噪比的準(zhǔn)則下，求出