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