实例介绍
【实例简介】
这是一篇论文，系统介绍了MIMO雷达的基本原理、波形设计，并对杂波做了建模和仿真。
分类号 密级 UDC注1 学位论文 MIMO雷达波形设计与杂波仿真 (题名和副题名) 陈翔 (作者姓名) 指导教师 李军 副教授 电子科技大学 成都 (姓名、职称、单位名称) 申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理 提交论文日期2015.3.30论文答辩日期 2015.56 学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月 答辫委员会主席 评阅人 注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号 WAVEFORM DESIGN FOR MIMO RADAR AND CLUTTER SIMULATION A Master thesis submitted to University of Electronic Science and Technology of china Major: Signal and Information Processing Author. Chen Xiang advisor: Li Jun School School of Electronic Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方 外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我·同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名: 日期:年月日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘, 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的仝 部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文 (保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 作者签名 导师签名: 日期: 年月日 摘要 摘要 多输入多输出( Multiple- nput multiple- Output,MMo)雷达是一种近十几年 才发展起来的新体制雷达,它发射的是彼此相互正交的信号,这样MIMO雷达的 信号类型与可控参数就比传统相控阵雷达更为丰富与复杂。良好的波形设计能够 充分利用MIMO○雷达丰富的空时频资源,能够提高日标的探测、跟踪性能并且降 低被敌方截获的概率。因此,正交波形设计是研究MMO雷达系统的关键之处, 优化波形的优劣将直接决定MMO雷达性能的好坏。 本文主要针对MMO雷达背景研究了两种新的正交波形优化设计方法,并结 合实际工程应用背景和需求,优化改进了多相编码序列的优化算法。同吋,对 MIMO雷达的地杂波进行建模分析,给出了双基地MIMO雷达的地杂波的仿真。 木文涉及的内容主要包含下面几点: 1.对MIMO雷达的基本结构、工作原理及特点分别进行阐述,讨论了MIMO 雷达正交波形的类型和形式 2.研究了基于新循环算法(CAN, Cyclic algorithm-ncw)来设计正交波形 通过将相关峰值旁辦水平的最小化问题等价为一个频域最小化问题,进而转化为 一个二次函数的最小化问题,并对这一二次函数不断循环优化,最终获得最优值。 该算法具有很强的计算能力,能够满足雷达对超长编码的需求,冋时设计出的正 交波形具有较低的相关特性,最后对该算法的相关特性进行分析。 3.研究了基于序列二次规划算法()设计的连续相位编码信号,并通过在目 标函数中添加严格正交约束条件使得设计出的信号具有严格正交性,提升了杂波 对消的效果,能够有效的提升目标的探测性能。同时将“和信号”相关旁辦引入 到目标函数之中,改善了“和信号”的相关输出。通过相位量化过程使得设计出 的信号满足工程上对离散相位的要求,并对量化特性以及参数约束条件对相关峰 值旁瓣量的影响让行了分析 4.对MIMO雷达地杂波进行仿真,通过对两种不同幅度分布的杂波仿真分别 对零记忆非线性变换法和球不变随机过程法进行研究分析,并对这两种杂波仿真 方法进行比较与总结,同时对双基地MIMO雷达地杂波进行建模与仿真并进行分 析 关键词:MIMO雷达,正交波形设计,“和信号”相关旁瓣,严格正交性,杂波仿 真 ABStRaCt ABSTRACT Multiple-input multiple-output (MIMO) radar as a new radar system was developed in the last decade and it has become the focus of the current internationa research. MIMO radar transmitter signals are mutually orthogonal to cach other, so the type of mimo radar signal with richer controllable parameters and more complex than the conventional phased array radar. a good waveform designed can take full advantage of MIMO radar rich space-frequency and code resources, it could also improve target detection, tracking performance and reduce the probability of being intercepted by the enemy. Therefore, orthogonal waveform design is the key point of mimo radar systems Orthogonal waveform design will directly determine the performance of MIMO radar are good or bad The main content about this article is researched two new orthogonal waveform design optimization methods, combined with practical engineering background and needs, improved and optimization multi-phase coding sequence algorithms. meanwhile MIMO radar clutter is modeled by analyzing the bistatic MIMO radar clutter simulation Contents of this article are mainly involved in the following areas 1. The basic structure of MiMo radar and the basic working principles are described, discussed the types and forms of MIMO radar orthogonal waveform 2. Research based on Can algorithm design orthogonal waveforms, by equivalent correlation peak sidelobe level minimization problem is a frequency-domain minimization problem, and then transformed into a quadratic function minimization problem and loop optimization sub-problems, and ultimately got the best value. The algorithm has a strong computing power, able to meet the demand for long- coded radar and the orthogonal waveforms has a low correlation characteristic. Finally, analyzed the relevant characteristics about this algorithm 3. Research based on sequential quadratic programming algorithm design of continuous phase encoded signals, and in the objective function by adding stringent constraints make orthogonal design with strictly orthogonal signals, thereby improvin the noise cancellation effect, it can effectively enhance the target detection accuracy Meanwhile, the sum-signal"associated sidelobe being introduced into the objective ABSTRaCT function, improve the"sum-Signal"of the correlation output. Such that the quantization process on the phase of a signal designed to meet the engineering requirements of the discrete phase, and the quantization characteristics and parameter constraints on the amount of side lobe correlation peaks are analyzed 4. Research on MIMO radar ground clutter modeling and simulation, through zero memory nonlinearity simulation Weibull distribution clutter and through spherically invariant random processes simulation K distribution clutter, and compared and summarized this two methods. Meanwhile, for bistatic MiMo radar ground clutter has been simulated and analyzed Keywords: MIMO radar, orthogonal waveform design, sum-signal"correlation sidelobe, strict orthogonal, clutter modeling 目录 目录 第一章绪论…… 1.1研究背景与意义 1.2研究动态与发展现状…. ······· 1.2.1MIMO雷达波形设计现状 223 122MIMO雷达动态及发展状况 1.3主要工作及内容安排 第二章MMO雷达原理及波形设计概述 2.1MIMO雷达基本原理及其特点 2. I MIMO雷达基木原理 2L2MIMO雷达特点 22MMO雷达波形分类及设计特点 2,21MIMO雷达正交波形设计特点 222MIMO雷达波形分类 23本章小结 第三章基于CAN算法的MIMO雷达波形设计 14 3.1MIMO雷达正交波形设计原理. 酯音音看。普音DD音音番音音垂音看看 3.2于CAN算法的正交波形设计 ;垂..看看看垂垂D垂垂·垂.垂。垂。着看垂音垂非·垂。垂非看 15 3.2.1问题模型描述…… 15 3.2.2设计方法及设计流程 …………17 3.23设计结果 3.3基于CAN算法相关特性分析. 23 3.3.1编码长度对相关峰值旁辦的影响 23 3.3.2信号个数对相关峰值旁瓣的影响 24 34本章小结 25 第四章基于序列二次规划算法的MMO雷达波形设计 26 4.1序列二次规划的数学描述 26 4,2连续相位编码信号设计 .27 4.2.1设计方法及设计流程 1看看 27 4.2.2设计结果 。,看音音着着;音音DD看垂音音音自看看垂。垂DD音音音,音垂看看垂 29 4.3量化及量化后相关特性分析… 【实例截图】
【核心代码】
这是一篇论文，系统介绍了MIMO雷达的基本原理、波形设计，并对杂波做了建模和仿真。
分类号 密级 UDC注1 学位论文 MIMO雷达波形设计与杂波仿真 (题名和副题名) 陈翔 (作者姓名) 指导教师 李军 副教授 电子科技大学 成都 (姓名、职称、单位名称) 申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理 提交论文日期2015.3.30论文答辩日期 2015.56 学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月 答辫委员会主席 评阅人 注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号 WAVEFORM DESIGN FOR MIMO RADAR AND CLUTTER SIMULATION A Master thesis submitted to University of Electronic Science and Technology of china Major: Signal and Information Processing Author. Chen Xiang advisor: Li Jun School School of Electronic Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方 外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我·同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名: 日期:年月日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘, 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的仝 部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文 (保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 作者签名 导师签名: 日期: 年月日 摘要 摘要 多输入多输出( Multiple- nput multiple- Output,MMo)雷达是一种近十几年 才发展起来的新体制雷达,它发射的是彼此相互正交的信号,这样MIMO雷达的 信号类型与可控参数就比传统相控阵雷达更为丰富与复杂。良好的波形设计能够 充分利用MIMO○雷达丰富的空时频资源,能够提高日标的探测、跟踪性能并且降 低被敌方截获的概率。因此,正交波形设计是研究MMO雷达系统的关键之处, 优化波形的优劣将直接决定MMO雷达性能的好坏。 本文主要针对MMO雷达背景研究了两种新的正交波形优化设计方法,并结 合实际工程应用背景和需求,优化改进了多相编码序列的优化算法。同吋,对 MIMO雷达的地杂波进行建模分析,给出了双基地MIMO雷达的地杂波的仿真。 木文涉及的内容主要包含下面几点: 1.对MIMO雷达的基本结构、工作原理及特点分别进行阐述,讨论了MIMO 雷达正交波形的类型和形式 2.研究了基于新循环算法(CAN, Cyclic algorithm-ncw)来设计正交波形 通过将相关峰值旁辦水平的最小化问题等价为一个频域最小化问题,进而转化为 一个二次函数的最小化问题,并对这一二次函数不断循环优化,最终获得最优值。 该算法具有很强的计算能力,能够满足雷达对超长编码的需求,冋时设计出的正 交波形具有较低的相关特性,最后对该算法的相关特性进行分析。 3.研究了基于序列二次规划算法()设计的连续相位编码信号,并通过在目 标函数中添加严格正交约束条件使得设计出的信号具有严格正交性,提升了杂波 对消的效果,能够有效的提升目标的探测性能。同时将“和信号”相关旁辦引入 到目标函数之中,改善了“和信号”的相关输出。通过相位量化过程使得设计出 的信号满足工程上对离散相位的要求,并对量化特性以及参数约束条件对相关峰 值旁瓣量的影响让行了分析 4.对MIMO雷达地杂波进行仿真,通过对两种不同幅度分布的杂波仿真分别 对零记忆非线性变换法和球不变随机过程法进行研究分析,并对这两种杂波仿真 方法进行比较与总结,同时对双基地MIMO雷达地杂波进行建模与仿真并进行分 析 关键词:MIMO雷达,正交波形设计,“和信号”相关旁瓣,严格正交性,杂波仿 真 ABStRaCt ABSTRACT Multiple-input multiple-output (MIMO) radar as a new radar system was developed in the last decade and it has become the focus of the current internationa research. MIMO radar transmitter signals are mutually orthogonal to cach other, so the type of mimo radar signal with richer controllable parameters and more complex than the conventional phased array radar. a good waveform designed can take full advantage of MIMO radar rich space-frequency and code resources, it could also improve target detection, tracking performance and reduce the probability of being intercepted by the enemy. Therefore, orthogonal waveform design is the key point of mimo radar systems Orthogonal waveform design will directly determine the performance of MIMO radar are good or bad The main content about this article is researched two new orthogonal waveform design optimization methods, combined with practical engineering background and needs, improved and optimization multi-phase coding sequence algorithms. meanwhile MIMO radar clutter is modeled by analyzing the bistatic MIMO radar clutter simulation Contents of this article are mainly involved in the following areas 1. The basic structure of MiMo radar and the basic working principles are described, discussed the types and forms of MIMO radar orthogonal waveform 2. Research based on Can algorithm design orthogonal waveforms, by equivalent correlation peak sidelobe level minimization problem is a frequency-domain minimization problem, and then transformed into a quadratic function minimization problem and loop optimization sub-problems, and ultimately got the best value. The algorithm has a strong computing power, able to meet the demand for long- coded radar and the orthogonal waveforms has a low correlation characteristic. Finally, analyzed the relevant characteristics about this algorithm 3. Research based on sequential quadratic programming algorithm design of continuous phase encoded signals, and in the objective function by adding stringent constraints make orthogonal design with strictly orthogonal signals, thereby improvin the noise cancellation effect, it can effectively enhance the target detection accuracy Meanwhile, the sum-signal"associated sidelobe being introduced into the objective ABSTRaCT function, improve the"sum-Signal"of the correlation output. Such that the quantization process on the phase of a signal designed to meet the engineering requirements of the discrete phase, and the quantization characteristics and parameter constraints on the amount of side lobe correlation peaks are analyzed 4. Research on MIMO radar ground clutter modeling and simulation, through zero memory nonlinearity simulation Weibull distribution clutter and through spherically invariant random processes simulation K distribution clutter, and compared and summarized this two methods. Meanwhile, for bistatic MiMo radar ground clutter has been simulated and analyzed Keywords: MIMO radar, orthogonal waveform design, sum-signal"correlation sidelobe, strict orthogonal, clutter modeling 目录 目录 第一章绪论…… 1.1研究背景与意义 1.2研究动态与发展现状…. ······· 1.2.1MIMO雷达波形设计现状 223 122MIMO雷达动态及发展状况 1.3主要工作及内容安排 第二章MMO雷达原理及波形设计概述 2.1MIMO雷达基本原理及其特点 2. I MIMO雷达基木原理 2L2MIMO雷达特点 22MMO雷达波形分类及设计特点 2,21MIMO雷达正交波形设计特点 222MIMO雷达波形分类 23本章小结 第三章基于CAN算法的MIMO雷达波形设计 14 3.1MIMO雷达正交波形设计原理. 酯音音看。普音DD音音番音音垂音看看 3.2于CAN算法的正交波形设计 ;垂..看看看垂垂D垂垂·垂.垂。垂。着看垂音垂非·垂。垂非看 15 3.2.1问题模型描述…… 15 3.2.2设计方法及设计流程 …………17 3.23设计结果 3.3基于CAN算法相关特性分析. 23 3.3.1编码长度对相关峰值旁辦的影响 23 3.3.2信号个数对相关峰值旁瓣的影响 24 34本章小结 25 第四章基于序列二次规划算法的MMO雷达波形设计 26 4.1序列二次规划的数学描述 26 4,2连续相位编码信号设计 .27 4.2.1设计方法及设计流程 1看看 27 4.2.2设计结果 。,看音音着着;音音DD看垂音音音自看看垂。垂DD音音音,音垂看看垂 29 4.3量化及量化后相关特性分析… 【实例截图】
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