稀疏目標(biāo)的MIMO雷達(dá)成像技術(shù)研究.pdf

1、MIMO(Multiple input Multiple output，MIMO)雷達(dá)可以利用空間廣布的多發(fā)多收陣元，顯著拓展目標(biāo)散射信息的空間采樣能力，提高雷達(dá)系統(tǒng)的空間分辨率，實現(xiàn)目標(biāo)的成像觀測?？臻g分布較緊湊的集中式MIMO雷達(dá)作為MIMO雷達(dá)的一種主要應(yīng)用形式，其成像技術(shù)的研究已在目標(biāo)監(jiān)視、安全檢測、對地遙感等領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注。集中式MIMO雷達(dá)由于采用較為緊湊的陣元空間分布，導(dǎo)致目標(biāo)的多通道空間采樣之間呈現(xiàn)部分相關(guān)性，從而成

2、為限制系統(tǒng)空間分辨率進(jìn)一步提高的瓶頸因素。為此，本文從集中式MIMO雷達(dá)空間譜填充的特點出發(fā)，通過引入目標(biāo)的稀疏先驗，針對上述瓶頸問題，開展了以下研究工作:
　　1.推導(dǎo)了遠(yuǎn)場條件下的集中式MIMO雷達(dá)兩維回波模型，利用空間譜理論描述了集中式MIMO雷達(dá)空間譜填充的特點，分析了匹配濾波成像結(jié)果。然后，構(gòu)建了集中式MIMO雷達(dá)成像仿真和實驗的場景，用于后續(xù)研究內(nèi)容。
　　2.研究了基于匹配濾波和正則化方式的信噪比增強方法，并從

3、集中式MIMO雷達(dá)回波的相關(guān)性出發(fā)，提出了一種基于非凸約束的低秩矩陣去噪算法，進(jìn)一步改善了回波信噪比。
　　3.在空間譜均勻致密填充下，建立了系統(tǒng)點擴(kuò)散函數(shù)(Point Spread Function，PSF)與目標(biāo)散射系數(shù)兩維卷積信號模型，提出了兩維迭代去卷積成像方法，消除了點擴(kuò)散函數(shù)的卷積效應(yīng)。然后，減少陣元及發(fā)射頻點數(shù)目導(dǎo)致均勻空間譜部分行列隨機(jī)缺失，提出了兩種回波矩陣重排方式，利用重排回波之間的相關(guān)性，提出了基于非凸約束的

4、低秩回波矩陣補全(Matrix Completion，MC)方法，準(zhǔn)確補全了缺失的空間譜數(shù)據(jù)。
　　4.在空間譜非均勻填充且不可補全條件下，去卷積成像方法不再適用，依據(jù)壓縮感知理論(Compressed Sensing，CS)，提出了基于非凸約束的兩維稀疏成像方法，仿真分析了off-grid及相位誤差引起的模型失配對成像性能的影響。緊接著探討了成像網(wǎng)格及空間譜相關(guān)性導(dǎo)致的冗余數(shù)據(jù)與觀測矩陣列互相關(guān)特性之間的聯(lián)系，針對空間譜冗余造成