基于MIMO雷达的分辨特性研究

燕曼君 重庆三峡学院

前言

近些年来，MIMO雷达得到了有效的发展以及广泛的应用，甚至当前地基MIMO成像雷达系统具有着取代以往的传统形式的地基SAR系统的发展势头。相较于传统形式的地基雷达系统来讲，MIMO成像雷达系统主要是采用的虚拟孔径方面的技术手段，并且在使用过程中不需要通过滑轨斌能够提供方位向高分辨，从而有效的弥补了传统雷达系统需要进行运用补偿的不足以及携带不便等方面的不足。

一、关于MIMO雷达

上世纪已有相关学者提出了把多数如多数出的理论有效的引入到控制系统内从而以此提升参数估计方面的性能。随着科技的快速发展，在上世纪的九十年代关于MIMO的理论被有效的引进了通信系统方面，并且在通信行业得到了快速的发展同时其应用范围也在不断的拓展。根据MIMO理论在通讯方面能取得的成绩，相关专业人员能也将MIMO雷达理论根据其在通信方面的应用经验引入其中，同样也取得了相对加大的成果。

对于MIMO雷达来讲其主要是通过对若干个发射天线的引进并且进行同步地发射分集的波形以及采用若干个接受装置进行对回波信号的接收，同时展开对其展开有效的统一处理的一种新型的雷达体制。对于该雷达系统来讲其在进行对信道衰落以及分辨率的提升方面还有抗干扰等方面有着重要的影响作用。雷达系统通过对MIMO理论的科学合理的应用，可有大幅度的提升系统在目标监测方面以及跟踪还有识别还有参数的估计方面的性能。从根本上来讲其该方面的优势主要体现在其分集增益方面，以往的单基地雷达在展开目标的探测取得的相关数据信息主要呈现单一性，然而MIMO雷达可以在展开目标的探测的过程中国可以获得多维目标的数据信息。并且采用多维信息的集中有效的处理能够取得探测目标的数量更多的更为本质的关键性特征。结合MIMO雷达的通常情况下未空间分集和极化分集以及波形分级以及结构分集等方面的分集技术的有效利用予以了平台方面的搭建。除此之外，通过对MIMO雷达方面的分析能够了解到其在性能方面所获得有利条件往往是通过升级系统的复杂性为主，怎样合理有效的解决好性能还有复杂性两者的关系成为了MIMO雷达系统在进行设计过程中的关键点。

二、关于双基地MIMO雷达

根据目标关于收发阵列的位置方面的分类，对于MIMO雷达来讲其工作模式能够概括性的会分为两类，其中一种属于传统类型的单基地模式，另一种则是现阶段发展相对较快的双基地的模式。对于单基地模式来讲其主要是看作相控阵雷达的扩展形式，该种类型的雷达的发射还有接收两种端口依然利用的是传统类型的共址阵列构型，其目标主要处于收发阵列的同一观测的角度；对于双基地MIMO雷达来讲其可以视为双基地或者是多基地雷达的扩展形式，对于此种类型的雷达来讲其发射天线还有接收天线使用的是大间距分布形式，其探测的目标主要处于收发阵列的不同的观测角度。

三、远场等效下的双基地MIMO雷达特性分析

通过对传统的单基地MIMO成像雷达系统的分析可以了解到其设计方面以及性能评估能够由其等效阵列的性能等价展开然而等效阵列理论以远场假设为前提，也就是指的探测目标所在的阵列的远场位置。根据相关资料能够对MIMO阵列的临街远场距离展开较为精准的计算。因为双基地MIMO雷达的收发阵列通常情况下处于探测目标的不同的视角，所以双基地阵列内的元间的最大的兼具和探测目标的间距属于同一量级，很明显其没有办法实现MIMO阵列理论条件下的远场条件，探测的目标据收发阵列的间距大大超过了收发阵列各自的长读。所以探测目标对于收发阵列根据自身不同的情况来讲都处于远场区，然而探测目标对照发射阵列还有接收阵列来讲其在进行观测的角度存在一定的差异。

四、远场等效下的双基地MIMO雷达等效阵列特性分析

通常来讲，单基地MIMO雷达其性能能够在等效阵列理论的评价的过程中取得较为良好的成效。然而综合上文所分析的，本片问斩笔者主要是针对双基地MIMO阵列并没有传统类型的等效阵列。想要更为直接性的由阵列角度全是双基地MIMO雷达的特征，本文通过对传统观等效阵列的等效理论进行对双基地MIMO雷达的等效陈列展开有效的分析。对于MIMO阵列来讲其某个发射阵元发射还有某一接收阵元接收的信号其回波斜距能够通过有效的计算能够或其发射阵元相对于发射阵元相较于发射阵列中心的有向间距。对于成像雷达系统来讲，通常情况下会确保接收陈列阵元还有发射阵元间的距离存在一定的倍数方面的联系，因此可以将其视为密集阵列。通过相关的研究可以了解到系统探测的目标其位置信息具有二维空间性，同时仅有很少一部分目标点可以令等效阵列成为均匀的阵列。所以等效阵列概念并不可以进行对双基地MIMO雷达的分辨性能的有效分析。需要特别关注的是因为等效阵列通常情况下属于非均匀阵列，故而双基地MIMO系统内会有方位栅瓣出现。

五、关于双基地MIMO雷达旁瓣走向及分辨性分析

通过建立相关的数学模型进行对双基地MIMO雷达系统的旁瓣走向方面的问题展开有效的分析，通过相关的数学模型能够了解到，该模型中的两个周期便是信号的合成单频方向图像，并且对方位的成像性能具有重要的影响作用。并且之前的相位项对于距离向的成像效果具有重要的影响作用。对于双基地MIMO雷达系统来讲其因为等效阵列属于不均匀的线性阵列，所以不可以直接通过等效阵列展开科学有效的分析。由于通常的地基MIMO雷达阵列的收发阵列距离上的差异相对较大，所以考虑到接收阵列的长度相对于发射阵列的长度较长的原因，所以在较短的阵列方位向分辨率相对查能够予以忽略。故而较长阵列的方位分辨率属于进行分析的关键。

六、结束语

本文主要是对地基双基地MIMO成像雷达系统空间分辨性能方面进行了有效的分析并且通过结合相关的数学模型以及等效阵列特性还有二维空间分辨特展开了有效的分析。结合现阶段的MIMO雷达的相关研究依然处于相对较为理论性的阶段，然而许多国际方面的研究人员以及我国相关的科研人员被其发展前景所吸引。