基于感知的机载MIMO雷达空时联合设计

Multiple Input Multiple Output (MIMO) system is an important development direction of airborn radars, which can improve the performances of an airborn radar such as clutter rejection, ground moving target detection,parameter estimation, and RF stealth. Introducing the cognition technique into airborn radars can enhance its ability of adapting clutter and target environment, and further improve its system performances..The science problems of airborn radar combining cognitive radar theory and MIMO radar technique will be researched in this project. The system framework of the airborn MIMO radar based on cognition will be proposed, and the theory model of space-time combined design for airborn MIMO radar ground on environment information and apriori information will be established. We plan to put forward some effective methods for environment information modelling and parameter estimation, and propose some optimization design rules and constraint conditions based on the radar's state and mission requirements. The number of subarray of the transmitting array, principle of array partition, design of detecting waveform, relativity of waveforms, and space-time processing will be optimized to reject the clutter and interference furthest for the airborn MIMO radar to obtain the optimum target information.

多输入多输出（MIMO）体制能有效改善机载雷达的杂波抑制、地面动目标检测、参数估计及射频隐身等多方面的性能，是机载雷达的一个重要发展方向。在机载雷达中引入感知技术，可显著提高机载雷达适应杂波及目标环境的能力，进一步提升系统性能。.本项目将感知理论与MIMO雷达技术相结合，应用于机载雷达背景，开展相关科学问题的研究。拟提出基于感知的机载MIMO雷达系统框架，建立基于环境信息和先验知识的机载MIMO雷达空时联合设计理论模型；提出有效的环境信息建模及参数估计方法；根据雷达的工作状态和任务需求等，提出优化设计准则和约束条件，对雷达发射阵列的子阵数、子阵划分原则、探测波形设计、波形相关性、空时处理等，进行联合优化设计，以使机载MIMO雷达工作在最佳状态，使杂波和干扰实现最大抑制，使目标信息得到最佳的获取。

本项目针对机载雷达背景，将MIMO雷达与认知雷达相结合，提出了基于感知的机载MIMO雷达系统框架，围绕环境信息建模、模型参数优化、探测波形设计、发射权值优化、空时联合优化等问题开展研究，提出了合理的问题模型和有效的求解方法，主要结果包括：提出了一种新的海杂波建模方法，该方法在可预测数据长度以及预测稳定性等方面均较经典方法有显著提升；提出了描述环境杂波脉冲间起伏特性的协方差矩阵锥化模型及锥化矩阵的直接估计方法，实现了对不同杂波场景的动态拟合能力；研究了利用实时回波信号对先验杂波协方差矩阵进行参数估计的方法，以理想协方差矩阵的预白化性能为依据，实现了空时自适应处理中着色加载系数及锥化矩阵待定参数的实时优化；提出了适用于机载MIMO雷达的认知波形和发射空时权优化设计方法，以及空时联合优化的问题模型及优化求解方法，可有效改善机载雷达的探测性能；针对复杂干扰环境，提出了基于环境感知和知识辅助的自适应干扰抑制方法，用于改善非平稳环境下的干扰抑制性能。