將壓縮感知技術(shù)應(yīng)用到MIMO雷達(dá)領(lǐng)域是近年研究的熱點(diǎn)。本篇論文研究了壓縮感知MIMO雷達(dá)在給定環(huán)境的噪聲和干擾的情況下,無(wú)需恢復(fù)原始信號(hào),直接使用壓縮量測(cè)信號(hào),以最大化雷達(dá)檢測(cè)概率為目標(biāo),設(shè)計(jì)適應(yīng)環(huán)境的波形。本文主要研究了以下幾個(gè)部分:(1)基于壓縮感知雷達(dá)壓縮采樣GLRT檢測(cè)器,在檢測(cè)信號(hào)的過(guò)程中無(wú)需恢復(fù)原始信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)壓縮感知的測(cè)量信號(hào),在減少數(shù)據(jù)處理量的同時(shí)仍能維持較高的檢測(cè)性能。(2)基于壓縮感知MIMO雷達(dá),為了提高檢測(cè)性能,設(shè)計(jì)了一種基于梯度下降思路的迭代計(jì)算發(fā)射波形的方法。首先根據(jù)先驗(yàn)信息設(shè)計(jì)壓縮感知MIMO雷達(dá)模型。然后在接收端無(wú)需恢復(fù)接收信號(hào),直接使用壓縮量測(cè)信號(hào),以最大化雷達(dá)系統(tǒng)信干噪比為目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù),最終使用聯(lián)合優(yōu)化發(fā)射信號(hào)與濾波器的方法。這種設(shè)計(jì)方法運(yùn)行速度快,能在使用壓縮感知大幅減少數(shù)據(jù)量的情況下,獲得高檢測(cè)概率的波形。(3)基于壓縮感知MIMO雷達(dá),設(shè)計(jì)了一種基于遺傳算法的優(yōu)化壓縮感知MIMO雷達(dá)優(yōu)化波形的方法。根據(jù)給定的信干噪比目標(biāo)函數(shù),用淘汰低信干噪比的波形來(lái)指引進(jìn)化方向。由于隨機(jī)初始化多個(gè)信號(hào)帶來(lái)的更強(qiáng)搜索能力,雖然該方法數(shù)據(jù)量更大,但是設(shè)計(jì)出的波形更接近全局最優(yōu)。本文還對(duì)比了不同的選擇算子對(duì)收斂速度的影響。本篇論文提出了基于梯度下降算法以及遺傳算法的壓縮感知MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)。把壓縮感知引入雷達(dá)系統(tǒng),減少了計(jì)算量。梯度下降算法主要應(yīng)用于在噪聲與干擾等先驗(yàn)條件頻繁變化,或是后端數(shù)據(jù)處理能力不高的情況;遺傳算法主要應(yīng)用與在先驗(yàn)條件穩(wěn)定,一次設(shè)計(jì)出的波形便能相對(duì)長(zhǎng)期使用的場(chǎng)景,特別在壓縮感知率較低的情況下,其優(yōu)化出的波形可以達(dá)到更高的檢測(cè)概率。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

交波形設(shè)計(jì)的工作；接收端的信號(hào)處理，可根據(jù)多普勒容限進(jìn)行處理，或是使用 DBF技術(shù)及匹配濾波器進(jìn)行雷達(dá)波形綜合處理；目標(biāo)跟蹤方面，可以對(duì)跟蹤算法進(jìn)行研究，如基于空間分集的動(dòng)態(tài)追蹤算法和 MIMO 雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的研究；和壓縮感知技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，也有相關(guān)的 MIMO 雷達(dá)系統(tǒng)研究成果[7]。MIMO 雷達(dá)根據(jù)天線位置分配，可以分為集中式 MIMO 雷達(dá)與分布式 MIMO 雷達(dá)，又可以稱之為相干型 MIMO 雷達(dá)與統(tǒng)計(jì)型 MIMO 雷達(dá)。圖 1-1 展示了這幾種 MIMO 雷達(dá)的不同。集中型 MIMO 雷達(dá)的發(fā)射和接收天線位置在同一位置，相對(duì)于目標(biāo)所稱的角度幾乎相同。由于 MIMO 雷達(dá)應(yīng)用了波形分集（Waveform Diversity）技術(shù)，因此雷達(dá)可以獲得更好的 DOA(Direction ofArrival)估計(jì)能力[8]和參數(shù)識(shí)別能力，也能設(shè)計(jì)更靈活的方向圖[9]，還具有低截獲性能。分布式 MIMO 雷達(dá)根據(jù)收發(fā)陣列的天線間距較大，可分為發(fā)射分集 MIMO 雷達(dá)、接收分集 MIMO 雷達(dá)以及收發(fā)分級(jí) MIMO 雷達(dá)。由于空間分集增益，每個(gè)陣元有不同的 RCS(Radar Cross-Section)，所以在參數(shù)估計(jì)精度上有所提高，可克服雷達(dá)信號(hào)之間的相互干擾，提高目標(biāo)的分辨力。

壓縮感知 MIMO 雷達(dá)波形設(shè)計(jì)雷達(dá)稀疏信號(hào)壓縮檢測(cè)縮采樣雷達(dá)探討壓縮檢測(cè)問(wèn)題。傳統(tǒng)無(wú)失真采樣，根據(jù)信號(hào)速率的兩倍。壓縮采樣雷達(dá)能保證在回復(fù)原信號(hào)的的速率采樣，節(jié)省了采樣所需功率，降低了后續(xù)信號(hào)處研究了一種壓縮采樣雷達(dá)壓縮 GLRT 檢測(cè)器，可直接通，且無(wú)需對(duì)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，大大降低了后端雷達(dá)計(jì)算負(fù)消耗以及計(jì)算時(shí)間。本節(jié)還給出了壓縮采樣雷達(dá)壓縮 G器的性能對(duì)比，其中傳統(tǒng)雷達(dá)是按照奈奎斯特率的 ADC 采值的情況下，使用壓縮測(cè)量，在相對(duì)較高 SNR(Signal-t證壓縮 GLRT 檢測(cè)器的高性能。模型

壓縮感知 MIMO 雷達(dá)波形設(shè)計(jì)據(jù)上節(jié)對(duì)于理論上下界的推導(dǎo)，進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)。在這次實(shí)驗(yàn)中，參數(shù) δ成 0.05。從圖 2-3 中可以看到，蒙特卡羅仿真的接收機(jī)工作特性曲線出現(xiàn)界之間。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2818265