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第1章 绪论1

1.1 雷达面临的主要挑战1

1.1.1 雷达目标探测面临的挑战1

1.1.2 雷达生存环境2

1.2 MIMO概念和MIMO通信3

1.3 共址MIMO雷达5

1.4 分置MIMO雷达6

1.5 目标散射系数的相关性7

参考文献9

第2章 共址MIMO雷达原理11

2.1 相控阵雷达原理11

2.1.1 阵列天线模型11

2.1.2 相控阵雷达的一般结构14

2.1.3 数字阵列雷达16

2.2 共址正交波形MIMO雷达17

2.2.1 MIMO雷达收发信号模型17

2.2.2 匹配滤波与等效发射波束形成19

2.2.3 接收信噪比分析23

2.2.4 MIMO雷达主要性能讨论26

2.3 子阵级正交波形MIMO雷达28

2.3.1 全数字化子阵级MIMO雷达28

2.3.2 基于子阵级数字化的MIMO雷达33

2.4 稀疏阵列MIMO雷达与虚拟阵列孔径36

2.4.1 稀疏发射阵MIMO雷达37

2.4.2 稀疏接收阵MIMO雷达39

2.4.3 非均匀稀疏阵MIMO雷达及布阵优化算法42

2.5 信号部分相关性MIMO雷达方向图46

2.5.1 信号相关性与发射方向图46

2.5.2 基于期望方向图的相关矩阵优化求解47

2.5.3 相关矩阵的傅里叶级数表示49

2.5.4 由相关矩阵求解发射波形51

2.5.5 由方向图直接求解发射波形53

2.6 本章小结58

参考文献58

第3章 MIMO雷达的角度测量60

3.1 传统雷达的角度测量技术60

3.1.1 单脉冲测角的基本原理60

3.1.2 单脉冲技术在阵列中的拓展运用63

3.1.3 接收阵列中的超分辨角度测量技术66

3.2 单基地MIMO雷达中角度测量67

3.2.1 单基地MIMO雷达信号模型68

3.2.2 单基地MIMO雷达中的比幅单脉冲测角73

3.2.3 单基地MIMO雷达中的比相单脉冲测角79

3.2.4 单基地MIMO雷达中的超分辨角度估计84

3.3 双基地MIMO雷达中的收发角度测量90

3.3.1 双基地MIMO雷达信号模型91

3.3.2 基于MSWF的角度估计92

3.3.3 发射阵列视线角估计101

3.3.4 结合目标跟踪过程的谱峰搜索方法105

3.4 MIMO雷达发射阵列的幅度相位校正108

3.4.1 非理想因素及其对角度测量的影响109

3.4.2 信号非正交情况下的角度测量111

3.4.3 阵列误差的联合校正113

3.5 本章小结119

参考文献120

第4章 MIMO雷达中的正交波形设计123

4.1 正交波形定义及主要分类123

4.1.1 频分类正交信号124

4.1.2 编码类正交信号125

4.1.3 编码-调频混合信号125

4.2 编码信号设计的基本思路126

4.2.1 编码设计目标函数选择127

4.2.2 基于遗传算法的多相码设计129

4.2.3 序列二次规划编码信号设计132

4.2.4 其他类型的优化算法137

4.3 基于严格正交约束的编码信号设计142

4.3.1 Walsh函数与Walsh矩阵143

4.3.2 严格正交约束正交编码设计理论基础143

4.3.3 基于Walsh矩阵约束的二相编码设计145

4.4 基于Walsh矩阵约束的超长编码信号设计145

4.4.1 基于Kronecker积的Walsh矩阵生成特性146

4.4.2 基于遗传算法的超长编码组设计147

4.5 MIMO雷达中的旁瓣抑制技术150

4.5.1 谱修正距离旁瓣控制基本思路150

4.5.2 MIMO雷达中的频谱修正处理151

4.5.3 谱修正旁瓣抑制效果152

4.6 非线性调频信号在MIMO雷达中的运用153

4.6.1 非线性调频信号设计思路153

4.6.2 非线性调频信号设计与MIMO雷达中的运用154

4.7 基于认知的MIMO雷达波形设计156

4.7.1 认知雷达及其波形设计156

4.7.2 认知波形设计基本原理158

4.7.3 认知MIMO雷达及其波形设计170

4.8 本章小结172

参考文献173

第5章 MIMO雷达的模糊函数及其特性176

5.1 信号模型与处理架构176

5.1.1 常规双基地雷达运动目标回波模型176

5.1.2 MIMO雷达非零速点目标回波模型177

5.1.3 MIMO雷达处理架构177

5.1.4 MIMO雷达模糊函数定义178

5.2 步进频分线性调频（SFDLFM）信号运用于均匀线性阵列179

5.2.1 SFDLFM信号模型和模糊函数179

5.2.2 多普勒-距离-角度耦合现象180

5.2.3 旁瓣分类和分析182

5.2.4 加窗情况下的匹配输出186

5.2.5 随机初相情况下模糊函数特点186

5.2.6 频谱高度重叠时的旁瓣特性186

5.2.7 数值仿真结果187

5.3 随机步进频信号的模糊函数190

5.3.1 随机步进频信号运用于均匀线性阵列190

5.3.2 频分调频信号运用于稀疏阵列194

5.3.3 数值仿真结果196

5.4 编码信号模糊函数的统计特性198

5.4.1 编码序列相关旁瓣198

5.4.2 正交编码信号模糊特性200

5.5 双基地MIMO雷达不同工作阶段正交波形使用特点200

5.5.1 利用多普勒-距离-角度耦合特性降低搜索处理复杂度200

5.5.2 多种正交信号联用方案202

5.6 本章小结205

参考文献205

第6章 空载MIMO雷达及STAP技术207

6.1 空载共址MIMO雷达信号模型207

6.2 空载MIMO雷达的杂波特性209

6.2.1 空载MIMO雷达杂波模型209

6.2.2 空载MIMO雷达的杂波谱210

6.2.3 空载MIMO雷达的杂波秩212

6.3 空载MIMO雷达STAP结构217

6.3.1 STAP技术简述217

6.3.2 STAP处理的一般结构218

6.3.3 空载MIMO雷达STAP结构219

6.4 空载MIMO雷达中的降秩STAP算法221

6.4.1 主分量法221

6.4.2 互谱法223

6.4.3 多级维纳滤波224

6.4.4 MIMO雷达降秩STAP算法仿真227

6.5 空载MIMO雷达中的降维STAP算法228

6.5.1 广义旁瓣对消与降维STAP算法228

6.5.2 几种变换域降维STAP算法230

6.5.3 MIMO雷达中的降维STAP算法234

6.5.4 MIMO雷达降维STAP处理性能仿真239

6.6 机载MIMO雷达应用方案及其处理性能243

6.7 本章小结246

参考文献247

第7章 共址MIMO雷达中的长时间积累249

7.1 雷达中的脉冲积累249

7.2 长时间积累目标回波模型250

7.3 经典的长时间积累方法251

7.3.1 包络插值移位252

7.3.2 Keystone变换253

7.3.3 Radon傅里叶变换255

7.3.4 解线性调频法256

7.3.5 基于匹配傅里叶变换的方法257

7.3.6 基于分数阶傅里叶变换的方法258

7.3.7 基于Wigner-Hough变换的方法259

7.3.8 其他方法261

7.4 适用于SFDLFM-MIMO雷达的长时间积累方法262

7.4.1 基于SFDLFM脉冲串的运动目标回波模型262

7.4.2 利用距离-角度耦合特性实现包络移动补偿263

7.4.3 包络移动补偿仿真266

7.5 本章小结267

参考文献268

第8章 分置MIMO雷达中的目标检测270

8.1 分置MIMO雷达三种形态270

8.1.1 相参分置MIMO雷达270

8.1.2 相位随机分置MIMO雷达271

8.1.3 幅相随机分置MIMO雷达272

8.2 相位随机的分置MIMO雷达检测器272

8.2.1 检测器结构272

8.2.2 检测器性能275

8.2.3 仿真实验279

8.3 幅相随机分置MIMO雷达检测器280

8.3.1 检测器结构280

8.3.2 检测器性能281

8.3.3 仿真实验285

8.4 分置MIMO雷达集中式动目标检测286

8.4.1 动目标与杂波回波模型286

8.4.2 集中式检测器288

8.5 分置MIMO雷达分布式动目标检测289

8.5.1 分布式检测器289

8.5.2 性能分析与比较290

8.6 分置MIMO雷达恒虚警动目标检测293

8.6.1 恒虚警检测器293

8.6.2 性能分析与讨论293

8.7 本章小结295

参考文献295

第9章 分置MIMO雷达参数估计297

9.1 基于相干处理的速度参数估计297

9.1.1 信号模型297

9.1.2 克拉美-罗界及最大似然估计299

9.1.3 基于各向同性散射目标的速度估计303

9.2 基于参数估计的天线优化布置307

9.2.1 天线优化布置307

9.2.2 奇异费歇尔信息矩阵310

9.2.3 仿真实验311

9.3 基于非相干处理的目标位置和速度联合估计313

9.3.1 信号模型314

9.3.2 最大似然估计315

9.3.3 位置速度联合估计的克拉美-罗界319

9.3.4 均方误差分析322

9.4 非理想因素对估计性能的影响327

9.4.1 反射系数部分相关的情况329

9.4.2 非正交信号的情况333

9.4.3 空间色噪声的情况334

9.5 相干处理和非相干处理的性能与复杂度分析335

9.5.1 信号模型335

9.5.2 相干处理和非相干处理的均方误差比较338

9.5.3 相干处理和非相干处理的克拉美-罗界339

9.5.4 性能比较和实验结果342

参考文献348

第10章 MIMO雷达应用351

10.1 双/多基地MIMO防空制导雷达351

10.1.1 双基地MIMO雷达基本特点352

10.1.2 双基地MIMO雷达的潜在优势357

10.1.3 双基地MIMO雷达关键技术问题362

10.2 基于MIMO技术的天波超视距雷达370

10.2.1 MIMO-OTH雷达原理371

10.2.2 MIMO-OTH雷达目标检测386

10.3 分布式MIMO雷达组网398

10.3.1 雷达组网现状和局限性398

10.3.2 分布式MIMO雷达系统构成和潜在优势402

10.3.3 分布式MIMO雷达组网体系中的关键技术406

10.4 基于MIMO技术的雷达/通信一体化411

10.4.1 一体化发展的现状和局限性412

10.4.2 MIMO背景下雷达/通信一体化的特点和价值415

10.4.3 MIMO雷达/通信一体化关键技术417

参考文献423

主要符号表427

缩略语429