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認(rèn)知MIMO雷達(dá)的波束形成技術(shù)

2018-05-25 來(lái)源:雷達(dá)通信電子戰(zhàn) 字號(hào):

MIMO雷達(dá)為近年來(lái)出現(xiàn)的一種新體制雷達(dá),它在目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、分類和定位等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)雷達(dá)。此外,發(fā)射天線具備發(fā)射不同波形的能力,密集MIMO雷達(dá)可以在發(fā)射波束成形中具備更加靈活的性能。

這對(duì)認(rèn)知雷達(dá)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的吸引力,主要在于發(fā)射機(jī)可以根據(jù)接收機(jī)的反饋、并結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)及測(cè)量、儲(chǔ)存信息實(shí)現(xiàn)發(fā)射波形的最佳動(dòng)態(tài)選擇。

例如,若接收機(jī)在某方向檢測(cè)到由于雜波或非威脅目標(biāo)反射的回波時(shí),可通過(guò)發(fā)射波束形成技術(shù)減少上述方向的回波增益,從而實(shí)現(xiàn)干擾的抑制及處理器被大量無(wú)關(guān)信息過(guò)載的問(wèn)題。此外,通過(guò)發(fā)射波束時(shí)采用多波束掃描的形式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的跟蹤,通過(guò)自適應(yīng)的與搜索波束交織,從而增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性能。

如圖6所示,當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到導(dǎo)向矢量失配時(shí)(系統(tǒng)面臨的不可預(yù)測(cè)的不確定事件),如式所示的合成協(xié)方差的發(fā)射波束圖(以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化)將會(huì)被繪制。準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō),該MIMO雷達(dá)的歸一化標(biāo)稱波束圖(粗體藍(lán)色實(shí)線)和最差波束圖(藍(lán)色虛線)都已在圖中實(shí)現(xiàn)繪制。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)比的目的,圖中還畫出了文獻(xiàn)中提出的算法得到的以協(xié)方差矩陣的波束圖(其中紅色虛線為歸一化標(biāo)稱波束圖,紅色點(diǎn)劃線表示歸一化最差波束圖)。

結(jié)果表明,采用PSL值的在匹配操作的情況下高出5dB,突出說(shuō)明了新算法的效能。此外,導(dǎo)向矢量的不匹配嚴(yán)重影響了性能,進(jìn)一步激發(fā)了研究魯棒性的方法的興趣。

在圖7中,在設(shè)計(jì)階段對(duì)陣列流形不確定性進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕r(shí),基于最優(yōu)協(xié)方差矩陣的歸一化方向圖將會(huì)被給出。其歸一化標(biāo)稱和最差波束圖均已給出(前者為藍(lán)色實(shí)線,后者為藍(lán)色虛線)。

為了對(duì)比說(shuō)明,采用文獻(xiàn)的方法(不能強(qiáng)制給定范數(shù)約束)所獲得的基于協(xié)方差矩陣的歸一化方向圖也已給定。在圖7中,紅色虛線的歸一化方向圖,紅色點(diǎn)線圖為的歸一化最差方向圖,綠色的標(biāo)志曲線則表示在下的歸一化最差方向圖。

上述圖形為我們展示了相關(guān)算法的性能,這些算法依據(jù)給定參考的PSL,通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)協(xié)方差矩陣的設(shè)計(jì)來(lái)確保對(duì)最差情況下的性能水平的提升。這樣,該技術(shù)在通過(guò)將認(rèn)知處理的過(guò)程聚焦在波束形成、控制波束旁瓣、設(shè)定角度零點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)了一種強(qiáng)大又靈活的波束形成技術(shù)。簡(jiǎn)而言之,它根據(jù)特定的場(chǎng)景選擇合適的激勵(lì)實(shí)現(xiàn)最好的波束形成。

主題閱讀:MIMO  雷達(dá)
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