MIMO雷达信号处理PDF电子书下载

第1章 MIMO雷达——分集性意味着优越性 1

1.1 概述 1

1.2 问题的公式化描述 3

1.3 参数的辨识 4

1.3.1 预备分析 5

1.3.2 充要条件 6

1.3.3 数值实例 7

1.4 非参数自适应技术在参数估计中的应用 9

1.4.1 不考虑阵列校准误差 11

1.4.2 阵列校准误差 14

1.4.3 数值实例 17

1.5 参数估计的参数方法 23

1.5.1 ML和BIC 23

1.5.2 数值实例 27

1.6 发射波形设计 29

1.6.1 波形匹配设计 30

1.6.2 旁瓣最小化波形设计 33

1.6.3 相控阵波形设计 33

1.6.4 数值实例 34

1.6.5 乳癌的超声高热治疗应用 41

1.7 小结 47

附录1A 一般似然比检验 50

附录1B 引理及证明 52

参考文献 54

第2章 MIMO雷达：概念，性能增强及应用 61

2.1 概述 61

2.1.1 雷达简史 61

2.1.2 MIMO雷达的定义和特点 62

2.1.3 MIMO雷达的用途 63

2.1.4 MIMO雷达研究现状 65

2.1.5 本章框架 67

2.2 符号 67

2.3 MIMO雷达虚拟孔径 68

2.3.1 MIMO信道 68

2.3.2 MIMO虚拟阵列：分辨率和旁瓣 69

2.4 无杂波环境中的MIMO雷达 72

2.4.1 克拉美—罗估计界限的限制 72

2.4.2 信号模式 72

2.4.3 Fisher信息矩阵 74

2.4.4 波形相关优化 77

2.4.5 实例 79

2.5 MIMO雷达探测最优化 82

2.5.1 探测 82

2.5.2 高信噪比 84

2.5.3 弱信号 85

2.5.4 无搜索条件下的最优波束形成 86

2.5.5 非衰落目标 86

2.5.6 MIMO雷达的额外优点 87

2.6 MIMO雷达杂波下动目标指示：地面动目标指示雷达 87

2.6.1 信号模式 88

2.6.2 定位与合适的信噪比 90

2.6.3 内积和波束宽度 95

2.6.4 信噪比损失 97

2.6.5 信噪比损失和波形优化 101

2.6.6 区域搜索率 103

2.6.7 一些实例 103

2.7 总结 105

附录2A 定位原则 105

附录2B R（N）的界 108

附录2C 一个不等式范数算子 108

附录2D 可以忽略的项 108

附录2E 特征值的界 109

附录2F 内积 109

附录2G 不变的内积 110

附录2H 克罗内克和向量积 111

2H.1 分类排序 112

2H.2 张量积和克罗内克积 112

2H.3 性质 113

参考文献 113

第3章 广义MIMO雷达模糊函数 117

3.1 概述 117

3.2 背景 118

3.3 MIMO信号模型 121

3.4 MIMO参数信道模型 124

3.4.1 信号发射模型 124

3.4.2 信道和目标模型 124

3.4.3 接收信号参数模型 126

3.5 MIMO模糊函数 126

3.5.1 MIMO模糊函数 129

3.5.2 模型简化下的互相关函数 131

3.5.3 自相关函数和发射波形 134

3.6 结论和实例 135

3.6.1 正交信号 136

3.6.2 相干信号 139

3.7 总结 142

参考文献 142

第4章 MIMO雷达目标定位精度和技术 146

4.1 概述 146

4.2 问题的提出 147

4.3 特性 150

4.3.1 虚拟孔径扩展 152

4.3.2 空间范围与辐射可能性 153

4.3.3 波束形式改进 155

4.4 目标定位 157

4.4.1 最大似然估计 158

4.4.2 发射分集平滑 159

4.5 目标定位的性能下界 162

4.5.1 克拉美罗界 162

4.5.2 Barankin界 165

4.6 仿真结果 166

4.7 讨论和总结 172

附录4A 对数似然推理 173

4A.1 一般模型 173

4A.2 无干扰，单目标—多普勒 176

附录4B 发射接收模型的推导 177

附录4C Fisher信息矩阵推导 177

参考文献 180

第5章 MIMO雷达的自适应信号处理 182

5.1 概述 182

5.2 问题的数学模型 183

5.2.1 信号的数值范围简化模型 188

5.2.2 多脉冲和多普勒效应 189

5.2.3 完整模型 191

5.2.4 统计模型 191

5.3 估计 192

5.3.1 波束形成解决方案 192

5.3.2 最小二乘法 199

5.3.3 波形设计估计 200

5.4 检测 203

5.4.1 最优检测器 203

5.4.2 信干噪比 204

5.4.3 最优波形设计 206

5.4.4 次优波形设计 207

5.4.5 设计约束 207

5.4.6 目标和杂波模型 209

5.4.7 数值范例 209

5.5 MIMO雷达和相控阵 214

5.5.1 接收后发射波束扫描 217

5.5.2 发射波束的适应性 217

5.5.3 发送—接收复合波形 218

附录5A SINR的理论计算 219

参考文献 220

第6章 MIMO雷达时空自适应处理和信号设计 224

6.1 概述 225

6.1.1 记号 226

6.2 虚拟阵列的概念 226

6.3 MIMO雷达时空自适应处理 231

6.3.1 信号模型 231

6.3.2 完全自适应的MIMO雷达STAP方法 233

6.3.3 与SIMO系统比较 234

6.3.4 STAP的虚拟矩阵 235

6.4 MIMO雷达的杂波子空间 236

6.4.1 MIMO雷达中的杂波秩：Brennan规则在MIMO中的扩展 237

6.4.2 杂波子空间的PSWF独立数据估计 240

6.5 新的MIMO雷达中断方法 244

6.5.1 新算法的提出 245

6.5.2 新方法的复杂度 245

6.5.3 协方差矩阵的估计 246

6.5.4 迫零法 246

6.5.5 与其他方法的比较 247

6.6 数值举例 247

6.7 时空自适应雷达系统的信号设计 251

6.7.1 MIMO雷达模糊函数 251

6.7.2 MIMO模糊函数的一些性质 253

6.7.3 MIMO周期脉冲雷达信号的模糊函数 257

6.7.4 多频线性调频信号 259

6.7.5 跳频信号 261

6.8 结论 263

参考文献 264

第7章 慢时间MIMO空时自适应处理 268

7.1 概述 268

7.1.1 MIMO雷达和空间分集 268

7.1.2 MIMO和目标衰落 270

7.1.3 MIMO和处理增益 271

7.2 SIMO雷达建模与处理 273

7.2.1 广义雷达发射波形 273

7.2.2 SIMO目标模型 274

7.2.3 SIMO协方差模型 275

7.2.4 SIMO雷达处理 276

7.3 慢时间MIMO雷达建模 277

7.3.1 慢时间MIMO目标建模 277

7.3.2 慢时间MIMO协方差模型 279

7.4 慢时间MIMO雷达信号处理 281

7.4.1 慢时间MIMO方向图和电压驻波比 283

7.4.2 子阵列慢时间MIMO 285

7.4.3 SIMO与慢时间MIMO设计的比较 285

7.4.4 MIMO雷达发射—接收方向谱估计 287

7.5 超视距传播和雷达杂波模型 288

7.6 仿真实验实例 291

7.6.1 接收／发射波束成形 291

7.6.2 SINR性能 295

7.6.3 发射—接收谱 298

7.7 结论 300

参考文献 300

第8章 MIMO：分布式雷达系统 303

8.1 概述 303

8.2 系统 305

8.2.1 信号模型 306

8.2.2 空间MIMO系统 308

8.2.3 网络雷达系统 308

8.2.4 非集中式雷达网 310

8.3 性能 311

8.3.1 虚警概率 311

8.3.2 检测概率 319

8.3.3 抗干扰性 332

8.3.4 检测范围 335

8.4 小结 342

参考文献 343

第9章 分布式天线MIMO雷达系统的概念与应用 348

9.1 背景 348

9.2 MIMO雷达的概念 351

9.2.1 信号模型 351

9.2.2 空间去相关性 355

9.2.3 其他多天线雷达 357

9.3 非相干MIMO雷达应用 359

9.3.1 分集增益 359

9.3.2 动目标探测 362

9.4 相干MIMO雷达应用 365

9.4.1 模糊函数 366

9.4.2 CRLB 370

9.4.3 MLE目标定位 372

9.4.4 BLUE目标定位 374

9.4.5 GDOP 376

9.4.6 讨论 380

9.5 本章小结 380

参考文献 381

第10章 MIMO雷达中的时空编码 385

10.1 概述 385

10.2 系统模型 388

10.3 MIMO雷达的检测 391

10.3.1 满秩码矩阵 392

10.3.2 秩为1的码矩阵 393

10.4 空时编码设计 394

10.4.1 基于切尔诺夫界的码构造 396

10.4.2 基于SCR的码构造 399

10.4.3 基于互信息（MIB）的码构造 400

10.5 STC和检测性能的相互影响 401

10.6 数值结果 403

10.7 自适应应用 409

10.8 结论 413

参考文献 414