波形分集：雷达未来前进之路 1
引言 1
波形分集简史 2
本书概要 4
参考文献 5
第1章 经典雷达波形设计 8
1.1 引言 8
1.2 窄带信号 11
1.3 匹配滤波和模糊函数 11
1.4 线性调频脉冲 13
1.5 相位编码脉冲 15
1.5.1 二相序列 15
1.5.2 多相编码序列 17
1.6 相参脉冲串 18
1.7 失配滤波器 21
1.8 频谱效率 22
1.9 多种脉冲的相参脉冲串 24
1.9.1 互补脉冲 24
1.9.2 频率步进脉冲 26
1.10 频率编码波形 30
1.11 多载频波形 33
1.12 周期连续波 35
1.13 结论 39
参考文献 39
第2章 信息论与雷达波形设计 41
2.1 简介 41
2.2 信息论和雷达波形设计 42
2.2.1 互信息 43
2.2.2 互信息和噪声信道编码定理 43
2.2.3 互信息和雷达测量 45
2.2.4 目标脉冲响应 49
2.2.5 最大互信息波形设计 53
2.3 将信息论应用在雷达领域的近期工作 57
2.4 结论 60
参考文献 60
第3章 多基地模糊函数和传感器布置策略 63
3.1 引言 63
3.2 问题的提出 64
3.3 多基地模糊函数 66
3.4 多基地雷达系统的传感器布置 68
3.5 结论 84
参考文献 85
第4章 MIMO雷达波形设计 86
4.1 引言 86
4.2 MIMO雷达数据模型和发射方案 90
4.3 FT-CDMA 93
4.3.1 MIMO CAN波形 94
4.3.2 ZCZ波形 98
4.4 FDMA 103
4.5 TDMA 103
4.6 DDMA 106
4.7 ST-CDMA 108
4.8 结论 110
参考文献 111
第5章 无源双基地雷达波形 115
5.1 引言 115
5.2 双基雷达的雷达方程 116
5.3 双基雷达的模糊函数 117
5.4 无源双基地雷达波形 119
5.4.1 FM收音机 119
5.4.2 模拟电视 121
5.4.3 数字广播和数字电视 123
5.4.4 手机网络 123
5.4.5 WiFi及WiMAX发射波形 126
5.4.6 其他发射波形 127
5.4.7 发射机汇总 129
5.5 无源双基地雷达实例 130
5.5.1 PBR中的信号与干扰环境[31] 130
5.5.2 PBR处理技术 132
5.5.3 处理结果示例 133
5.5.4 数字发射波形 135
5.6 结论 135
参考文献 136
第6章 仿生波形分集 139
6.1 引言 139
6.2 波形类型 140
6.3 波形分集与“捕食嗡鸣” 144
6.4 频率调制 149
6.4.1 线性调频 149
6.4.2 双曲调频 150
6.4.3 多普勒容限与宽带模糊函数 150
6.5 分集处理 153
6.6 结论 156
参考文献 156
第7章 汽车雷达系统中的连续波形 161
7.1 引言 161
7.2 波形设计 164
7.2.1 单频连续波雷达系统 166
7.2.2 线性调频连续波 169
7.2.3 频移键控波形 173
7.2.4 多频移键控调制波形 176
7.2.5 快速调频 179
7.3 方位角的测量 182
7.4 切向速度测量 184
7.4.1 雷达切向速度的测量 184
7.5 结论 186
参考文献 187
第8章 多基地波形分集雷达的脉冲压缩 188
8.1 引言 188
8.2 多基地接收信号模型 189
8.3 多基地自适应脉冲压缩 192
8.4 MAPC-CLEAN混合算法 196
8.4.1 双基地投影CLEAN 198
8.4.2 混合CLEAN 198
8.5 单脉冲距离多普勒成像 201
8.6 步进频雷达 203
8.7 结论 205
参考文献 206
第9章 多基地雷达系统最优通道选择 208
9.1 引言 208
9.2 双基几何关系 210
9.3 单、双基地模糊函数 211
9.4 单、双基地的克拉美罗下界 212
9.5 LFM脉冲串的模糊函数和克拉美罗下界 215
9.6 TX-RX对的最优选择 221
9.7 结论 226
参考文献 230
第10章 非合作雷达网络的波形设计 232
10.1 引言 232
10.2 系统模型 233
10.3 问题阐述 236
10.3.1 信噪比 236
10.3.2 相互干扰约束 238
10.3.3 能量约束 239
10.4 编码设计 239
10.4.1 等效问题阐述 239
10.4.2 松弛与随机化 240
10.4.3 近似界 241
10.5 性能分析 242
10.5.1 信噪比最大化 242
10.5.2 感应干扰的控制 246
10.5.3 计算复杂性 248
10.6 结论 249
致谢 249
附录 优化问题的可解性 249
参考文献 250
第11章 基于相位共轭与时间反演的波形设计 253
11.1 引言 253
11.2 相位共轭与时间反演的理论背景 254
11.2.1 波传播中的时间反演不变性 254
11.3 相位共轭及可使用的雷达应用 256
11.3.1 相位共轭与经典策略 257
11.3.2 雷达的相位共轭与DORT方法 258
11.3.3 SNR推导——单目标情况 262
11.3.4 SNR推导——多目标情况 264
11.3.5 SNR推导——运动目标 267
11.3.6 检测准则 269
11.4 相位共轭在雷达中的实现 270
11.5 LSEET原型描述 272
11.5.1 UWB相位共轭实验 273
11.5.2 UWB DORT实验 276
11.6 结论 279
致谢 280
参考文献 280
第12章 有源天线系统的空时分集 284
12.1 简介 284
12.2 从聚焦波束和宽波束到多路发射 285
12.3 空时编码 287
12.3.1 原理 287
12.3.2 快速扫描或脉内扫描 289
12.3.3 循环脉冲 290
12.3.4 循环编码：通用原理 292
12.3.5 编码优化 293
12.4 隔行扫描（慢时间空时编码） 298
12.5 目标一致性与分集增益 299
12.5.1 目标一致性 299
12.5.2 分集增益 300
12.6 编码策略 302
12.7 结论 303
参考文献 303
第13章 雷达检测波形优化中的自相关约束 305
13.1 引言 305
13.1.1 综述 305
13.1.2 符号说明 306
13.1.3 背景 306
13.2 优化波形的性能 307
13.2.1 检测某确知信号 308
13.2.2 信号-滤波器联合优化 309
13.2.3 波形单独优化 310
13.2.4 优化波形性能 311
13.3 噪声中的未知目标 312
13.3.1 信号模型 312
13.3.2 问题推导 313
13.3.3 波形频谱 315
13.3.4 结构选择 315
13.4 示例 316
13.4.1 仿真概述 316
13.4.2 不相似的干扰 317
13.4.3 相似的干扰 321
13.5 总结 323
参考文献 331
第14章 基于雷达目标分类的自适应波形设计 334
14.1 引言 334
14.2 波形设计指标 336
14.2.1 最优互信息波形设计 338
14.2.2 最优信噪比波形设计 341
14.3 波形设计案例及性能 343
14.3.1 波形示例 343
14.3.2 饱和情况 347
14.3.3 恒模约束 348
14.3.4 自相关函数及距离旁瓣 349
14.4 应用于雷达目标分类 350
14.4.1 对有限持续目标的修正 351
14.4.2 目标集的谱方差表达式 354
14.4.3 性能展示 357
致谢 361
参考文献 361
第15章 基于跟踪的自适应波形设计 365
15.1 波形捷变跟踪简介 365
15.2 目标跟踪公式化 368
15.3 波形捷变跟踪 369
15.4 MIMO雷达波形捷变跟踪 371
15.4.1 分置MIMO雷达信号模型 371
15.4.2 分置MIMO雷达发射波形的克拉美罗限 372
15.4.3 基于波形捷变的MIMO雷达跟踪 375
15.4.4 仿真结果 377
15.5 城区地形捷变波形跟踪 377
15.5.1 多径传输几何架构 379
15.5.2 城区目标跟踪 381
15.5.3 城区跟踪自适应波形选择 382
15.5.4 仿真结果 383
15.6 基于波形捷变的高杂波城区目标跟踪 384
15.6.1 高杂波城区跟踪 385
15.6.2 自适应波形选择 386
15.6.3 仿真结果 387
15.7 基于波形捷变的MIMO雷达城区跟踪 388
15.7.1 MIMO雷达信号模型以及城区跟踪 389
15.7.2 自适应波形选择 392
15.7.3 仿真结果 393
15.8 结论 394
致谢 395
参考文献 395
第16章 基于目标检测与跟踪的自适应极化波形设计 401
16.1 简介 401
16.2 非均匀强杂波中的目标检测 402
16.2.1 极化雷达模型 403
16.2.2 检测检验 405
16.2.3 目标检测优化 408
16.3 用于目标检测的分置天线极化MIMO雷达 408
16.3.1 信号模型 409
16.3.2 问题公式化 411
16.3.3 检测器 411
16.3.4 标量测量模型 414
16.3.5 数值结果 415
16.4 基于序贯贝叶斯推理基于目标跟踪的自适应极化波形设计 419
16.4.1 自适应波形设计的序贯贝叶斯架构 420
16.4.2 目标动态状态模型和测量模型 421
16.4.3 利用序贯蒙特卡罗方法的目标跟踪 426
16.4.4 基于后验克拉美罗界的最优波形设计 428
16.4.5 数值示例 432
16.5 结论 435
致谢 435
参考文献 436
第17章 与信号相关的杂波背景下知识辅助发射信号与接收滤波器设计 439
17.1 引言 439
17.2 系统模型 441
17.3 问题阐述与设计 445
17.3.1 接收滤波器优化：问题P（n）w的解 448
17.3.2 雷达编码优化：问题P（n）s的解 448
17.3.3 发射-接收系统的设计步骤 451
17.4 性能分析 453
17.4.1 均匀杂波环境 454
17.4.2 非均匀杂波环境 457
17.5 结论 461
致谢 462
附录 463
附录A 引理17.1的证明 463
附录B 式（17.31）的证明 464
附录C 定理17.1的证明 464
附录D 互信息分析 465
附录E 定理17.2的证明 466
附录F 引理17.4的证明 467
附录G 引理17.2的证明 468
参考文献 468