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第1章 绪论 1

1.1 MIMO雷达研究现状 2

1.1.1 MIMO雷达理论概述 3

1.1.2 MIMO雷达国内外研究现状 6

1.1.3 MIMO雷达现有的研究热点问题 9

1.1.4 MIMO雷达应用前景 18

1.2 本书概要 19

第2章 MIMO雷达信道相关特性和模糊函数 23

2.1 引言 23

2.2 MIMO雷达回波信号模型 23

2.3 MIMO雷达中信道的相关性分析 25

2.3.1 MIMO雷达系统中信道模型 26

2.3.2 信道相关性分析 27

2.3.3 仿真分析 30

2.3.4 小结 33

2.4 基于匹配滤波的双站MIMO雷达模糊函数 33

2.4.1 基础分析 34

2.4.2 双站MIMO雷达模糊函数一 37

2.4.3 频分准正交波形 38

2.4.4 仿真分析 39

2.4.5 小结 43

2.5 基于似然函数的双站MIMO雷达模糊函数 43

2.5.1 信号和噪声统计模型 43

2.5.2 双站MIMO雷达模糊函数二 44

2.5.3 仿真分析 45

2.5.4 小结 48

2.6 本章小结 48

第3章 基于EM和SAGE的最大似然MIMO雷达测向算法 49

3.1 引言 49

3.2 算法基础 50

3.2.1 循环最小化器 50

3.2.2 期望最大算法 51

3.2.3 空间交替广义期望最大算法 51

3.3 基于EM算法和SAGE算法的MIMO雷达测向 52

3.3.1 信号模型 53

3.3.2 基于EM算法的MIMO雷达测向 55

3.3.3 基于SAGE算法的MIMO雷达测向 57

3.3.4 初始值的选择 59

3.4 收敛性比较分析 59

3.5 仿真比较分析 62

3.6 本章小结 65

第4章 基于流形理论的MIMO雷达测向极限性能分析 67

4.1 引言 67

4.2 阵列流形的微分几何表示 67

4.2.1 传统阵列流形 68

4.2.2 MIMO雷达虚拟阵列流形及其微分几何描述 71

4.2.3 平面阵列的流行曲面锥角参数化 74

4.3 MIMO雷达测向性能限分析 76

4.3.1 单目标 76

4.3.2 两目标 78

4.4 MIMO雷达测向检测限分析 79

4.5 MIMO雷达测向分辨限分析 80

4.6 仿真实验 81

4.6.1 单目标情形 83

4.6.2 两目标情形 88

4.7 本章小结 91

第5章 基于MIMO雷达系统基本辨识能力 93

5.1 引言 93

5.2 窄带测向紧凑型MIMO雷达基本辨识能力分析 93

5.2.1 信号模型 93

5.2.2 基本目标辨识能力 95

5.2.3 仿真分析 97

5.2.4 本节小结 98

5.3 宽带定位MIMO雷达基本辨识能力分析 98

5.3.1 信号模型 98

5.3.2 理想辨识能力 102

5.3.3 有效辨识能力 105

5.4 本章小结 107

第6章 基于MIMO雷达虚拟阵列流形的测向模糊 109

6.1.引言 109

6.2 流形模糊类型——秩模糊 110

6.2.1 秩1模糊 110

6.2.2 高秩模糊 110

6.3 模糊产生集理论 111

6.3.1 流形曲线的模糊产生集 111

6.3.2 流形曲面的模糊产生集 112

6.4 MIMO雷达虚拟阵列流形模糊的求解算法 113

6.4.1 MIMO雷达流形曲线的模糊求解 113

6.4.2 MIMO雷达流形曲面的模糊求解 113

6.5 举例分析 116

6.5.1 MIMO雷达虚拟线性阵列流形模糊举例 116

6.5.2 MIMO雷达虚拟平面阵列流形模糊举例 120

6.6 结论和下步工作 123

第7章 MIMO雷达测向敏感性理论 125

7.1 引言 125

7.2 数学模型 126

7.3 最大似然测向算法敏感性分析 126

7.3.1 最大似然测向算法 127

7.3.2 敏感性分析 128

7.3.3 模糊限推导 129

7.4 基于流形研究MIMO雷达天线位置敏感性分析 130

7.4.1 天线重要性函数 131

7.4.2 系统总敏感性 133

7.5 仿真分析 134

7.5.1 基于MLE的敏感性分析 135

7.5.2 基于流形曲面的敏感性分析 140

7.6 本章小结 142

第8章 基于克拉默-拉奥下限的MIMO雷达天线几何设计 143

8.1 引言 143

8.2 信号模型 143

8.3 克拉默-拉奥下界的表达式 144

8.4 MIMO雷达天线几何设计 146

8.4.1 双站MIMO雷达去耦合方位估计的天线几何条件 146

8.4.2 单站MIMO雷达去耦合方位估计的天线几何条件 148

8.5 仿真分析 149

8.6 本章小结 154

第9章 最优MIMO雷达测向天线几何设计 156

9.1 引言 156

9.2 信号模型和目标参数的克拉默-拉奥下界 157

9.3 天线配置区域限制的天线几何设计 158

9.3.1 各向同性天线几何设计 158

9.3.2 具有先验优先方向的天线几何设计 160

9.4 仿真分析 164

9.4.1 无先验方向参数的天线几何设计 165

9.4.2 具有先验方向参数的天线几何设计 166

9.5 本章小结 168

第10章 基于信息理论的MIMO雷达系统策略初探 169

10.1 引言 169

10.2 数学模型 170

10.3 系统设计准则 171

10.4 仿真分析 174

10.5 本章小结 177

第11章 分布式MIMO雷达目标定位性能分析 178

11.1 引言 178

11.2 目标位置的最大似然估计 178

11.2.1 信号模型 178

11.2.2 最大似然估计 180

11.2.3 Fisher信息矩阵和克拉默-拉奥下限 184

11.3 目标定位对雷达位置误差的敏感性分析 185

11.3.1 存在雷达位置误差时的一阶近似 186

11.3.2 存在雷达位置误差时的CRLB分析 188

11.4 仿真结果和分析 189

11.5 本章小结 193

第12章 分布式MIMO雷达单目标定位方法 194

12.1 引言 194

12.2 问题描述 195

12.3 线性化定位方法 196

12.4 半正定松弛定位方法 199

12.4.1 无雷达位置误差时的SDP目标定位方法 200

12.4.2 存在雷达位置误差时的SDP目标定位方法 203

12.5 仿真结果及分析 206

12.5.1 仿真参数设置 206

12.5.2 无雷达位置误差时的定位性能 206

12.5.3 存在雷达位置误差时的定位性能 208

12.6 本章小结 208

第13章 基于稀疏重构的多目标定位方法 209

13.1 引言 209

13.2 回波信号模型 211

13.3 信号的稀疏表示 212

13.3.1 空间离散化 212

13.3.2 信号稀疏表示 213

13.3.3 压缩感知 215

13.3.4 词典矩阵的相干性度量 215

13.4 块稀疏信号的重构算法 216

13.4.1 块匹配追踪算法 217

13.4.2 凸优化算法 218

13.4.3 块稀疏贝叶斯学习算法 218

13.4.4 仿真结果和分析 223

13.5 存在相位误差时的稀疏重构方法 232

13.5.1 回波信号模型 232

13.5.2 迭代块稀疏贝叶斯学习-最大似然估计 233

13.5.3 仿真结果和分析 236

13.6 本章小结 237

第14章 分布式MIMO雷达目标定位的资源优化管理 238

14.1 引言 238

14.2 回波信号模型 239

14.3 随机可观测性 240

14.3.1 观测模型 241

14.3.2 贝叶斯费歇尔信息矩阵 241

14.4 平均功率分配 244

14.5 基于合作博弈理论的最优功率分配 245

14.5.1 问题建模 245

14.5.2 合作博弈理论 246

14.5.3 最优功率分配算法 250

14.6 仿真结果及分析 253

14.6.1 雷达布局和参数设置 253

14.6.2 平均功率分配 253

14.6.3 最优功率分配 254

14.7 本章小结 258

第15章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形分析 259

15.1 引言 259

15.2 引言混沌频率调制信号 260

15.2.1 信号模型 260

15.2.2 统计特性 262

15.2.3 性能分析 269

15.3 混沌离散频率编码信号 276

15.3.1 信号编码方案 276

15.3.2 性能分析 278

15.3.3 数值仿真与结果讨论 282

15.4 混沌频率随机步进信号 286

15.4.1 信号模型 286

15.4.2 回波信号处理 288

15.4.3 仿真分析 289

15.4.4 小结 293

15.5 本章小结 293

第16章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形设计技术 294

16.1 引言 294

16.2 混沌正交信号编码准则 295

16.2.1 混沌正交离散频率编码信号产生与正交性评价 295

16.2.2 混沌选择与编码准则 297

16.2.3 仿真实验与结果 300

16.2.4 实验结果与讨论 305

16.3 基于混沌抽样理论的正交信号设计方法 306

16.3.1 函数xn=p（θTzn）的属性 306

16.3.2 r-阶相关特性 309

16.3.3 仿真实验 313

16.4 混沌行为保留准则 318

16.4.1 混沌调频信号混沌行为不确定性与保留 318

16.4.2 混沌相位编码信号初值敏感度 320

16.4.3 仿真实验 321

16.5 本章小结 324

第17章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形优化技术 325

17.1 引言 325

17.2 速度、加速度容忍MIMO雷达正交多相编码联合优化 326

17.2.1 多相编码信号模型 326

17.2.2 速度与加速度敏感优化问题 327

17.2.3 基于自适应混沌克隆选择算法优化编码求解 330

17.2.4 数值仿真与结果分析 335

17.2.5 小结 337

17.3 基于互补编码技术混沌正交多相编码波形自相关旁瓣抑制方法 338

17.3.1 混沌相位编码模型与问题描述 338

17.3.2 互补编码发射技术 341

17.4 多重假设检验自适应多普勒扩容技术 343

17.5 仿真实验 346

17.6 本章小结 350

附录A 引理3.1的证明 352

附录B 定理3.1的证明 357

附录C 引理5.2的证明 360

附录D 引理5.3的证明 362

附录E 似然函数的二阶导数计算 365

附录F 式（7.38）的推导 371

附录G 式（7.39）的推导 372

附录H 式（7.43）的推导 373

附录I 式（7.47）的推导 374

附录J 式（7.49）的推导 376

附录K 基于空时可分性信号模型的克拉默-拉奥下界 378

附录L 信号模型假设的推导 384

附录M 式（8.8）的推导 385

附录N 零化的Fisher信息矩阵次对角元素是最佳方位估计必要条件的说明 387

附录O 定理8.1的证明 388

附录P 定理8.2的证明 392

附录Q 定理9.1的证明 394

参考文献 397

索引 425