基于MIMO雷達的分辨特性研究

燕曼君 重慶三峽學院

前言

近些年來，MIMO雷達得到了有效的發展以及廣泛的應用，甚至當前地基MIMO成像雷達系統具有著取代以往的傳統形式的地基SAR系統的發展勢頭。相較于傳統形式的地基雷達系統來講，MIMO成像雷達系統主要是采用的虛擬孔徑方面的技術手段，并且在使用過程中不需要通過滑軌斌能夠提供方位向高分辨，從而有效的彌補了傳統雷達系統需要進行運用補償的不足以及攜帶不便等方面的不足。

一、關于MIMO雷達

上世紀已有相關學者提出了把多數如多數出的理論有效的引入到控制系統內從而以此提升參數估計方面的性能。隨著科技的快速發展，在上世紀的九十年代關于MIMO的理論被有效的引進了通信系統方面，并且在通信行業得到了快速的發展同時其應用范圍也在不斷的拓展。根據MIMO理論在通訊方面能取得的成績，相關專業人員能也將MIMO雷達理論根據其在通信方面的應用經驗引入其中，同樣也取得了相對加大的成果。

對于MIMO雷達來講其主要是通過對若干個發射天線的引進并且進行同步地發射分集的波形以及采用若干個接受裝置進行對回波信號的接收，同時展開對其展開有效的統一處理的一種新型的雷達體制。對于該雷達系統來講其在進行對信道衰落以及分辨率的提升方面還有抗干擾等方面有著重要的影響作用。雷達系統通過對MIMO理論的科學合理的應用，可有大幅度的提升系統在目標監測方面以及跟蹤還有識別還有參數的估計方面的性能。從根本上來講其該方面的優勢主要體現在其分集增益方面，以往的單基地雷達在展開目標的探測取得的相關數據信息主要呈現單一性，然而MIMO雷達可以在展開目標的探測的過程中國可以獲得多維目標的數據信息。并且采用多維信息的集中有效的處理能夠取得探測目標的數量更多的更為本質的關鍵性特征。結合MIMO雷達的通常情況下未空間分集和極化分集以及波形分級以及結構分集等方面的分集技術的有效利用予以了平臺方面的搭建。除此之外，通過對MIMO雷達方面的分析能夠了解到其在性能方面所獲得有利條件往往是通過升級系統的復雜性為主，怎樣合理有效的解決好性能還有復雜性兩者的關系成為了MIMO雷達系統在進行設計過程中的關鍵點。

二、關于雙基地MIMO雷達

根據目標關于收發陣列的位置方面的分類，對于MIMO雷達來講其工作模式能夠概括性的會分為兩類，其中一種屬于傳統類型的單基地模式，另一種則是現階段發展相對較快的雙基地的模式。對于單基地模式來講其主要是看作相控陣雷達的擴展形式，該種類型的雷達的發射還有接收兩種端口依然利用的是傳統類型的共址陣列構型，其目標主要處于收發陣列的同一觀測的角度；對于雙基地MIMO雷達來講其可以視為雙基地或者是多基地雷達的擴展形式，對于此種類型的雷達來講其發射天線還有接收天線使用的是大間距分布形式，其探測的目標主要處于收發陣列的不同的觀測角度。

三、遠場等效下的雙基地MIMO雷達特性分析

通過對傳統的單基地MIMO成像雷達系統的分析可以了解到其設計方面以及性能評估能夠由其等效陣列的性能等價展開然而等效陣列理論以遠場假設為前提，也就是指的探測目標所在的陣列的遠場位置。根據相關資料能夠對MIMO陣列的臨街遠場距離展開較為精準的計算。因為雙基地MIMO雷達的收發陣列通常情況下處于探測目標的不同的視角，所以雙基地陣列內的元間的最大的兼具和探測目標的間距屬于同一量級，很明顯其沒有辦法實現MIMO陣列理論條件下的遠場條件，探測的目標據收發陣列的間距大大超過了收發陣列各自的長讀。所以探測目標對于收發陣列根據自身不同的情況來講都處于遠場區，然而探測目標對照發射陣列還有接收陣列來講其在進行觀測的角度存在一定的差異。

四、遠場等效下的雙基地MIMO雷達等效陣列特性分析

通常來講，單基地MIMO雷達其性能能夠在等效陣列理論的評價的過程中取得較為良好的成效。然而綜合上文所分析的，本片問斬筆者主要是針對雙基地MIMO陣列并沒有傳統類型的等效陣列。想要更為直接性的由陣列角度全是雙基地MIMO雷達的特征，本文通過對傳統觀等效陣列的等效理論進行對雙基地MIMO雷達的等效陳列展開有效的分析。對于MIMO陣列來講其某個發射陣元發射還有某一接收陣元接收的信號其回波斜距能夠通過有效的計算能夠或其發射陣元相對于發射陣元相較于發射陣列中心的有向間距。對于成像雷達系統來講，通常情況下會確保接收陳列陣元還有發射陣元間的距離存在一定的倍數方面的聯系，因此可以將其視為密集陣列。通過相關的研究可以了解到系統探測的目標其位置信息具有二維空間性，同時僅有很少一部分目標點可以令等效陣列成為均勻的陣列。所以等效陣列概念并不可以進行對雙基地MIMO雷達的分辨性能的有效分析。需要特別關注的是因為等效陣列通常情況下屬于非均勻陣列，故而雙基地MIMO系統內會有方位柵瓣出現。

五、關于雙基地MIMO雷達旁瓣走向及分辨性分析

通過建立相關的數學模型進行對雙基地MIMO雷達系統的旁瓣走向方面的問題展開有效的分析，通過相關的數學模型能夠了解到，該模型中的兩個周期便是信號的合成單頻方向圖像，并且對方位的成像性能具有重要的影響作用。并且之前的相位項對于距離向的成像效果具有重要的影響作用。對于雙基地MIMO雷達系統來講其因為等效陣列屬于不均勻的線性陣列，所以不可以直接通過等效陣列展開科學有效的分析。由于通常的地基MIMO雷達陣列的收發陣列距離上的差異相對較大，所以考慮到接收陣列的長度相對于發射陣列的長度較長的原因，所以在較短的陣列方位向分辨率相對查能夠予以忽略。故而較長陣列的方位分辨率屬于進行分析的關鍵。

六、結束語

本文主要是對地基雙基地MIMO成像雷達系統空間分辨性能方面進行了有效的分析并且通過結合相關的數學模型以及等效陣列特性還有二維空間分辨特展開了有效的分析。結合現階段的MIMO雷達的相關研究依然處于相對較為理論性的階段，然而許多國際方面的研究人員以及我國相關的科研人員被其發展前景所吸引。