MIMO 雷達認知波形設計理論與方法

目 錄

符 號 表 XⅡ
縮略詞表 XⅣ
第1章 研究背景與現狀 1
1.1 研究背景與意義 2
1.2 研究動態與發展現狀 4
1.2.1 MIMO雷達發射波束賦形 5
1.2.2 良好自/互相關特性的MIMO雷達波形優化設計 7
1.2.3 信號無關乾擾下的MIMO雷達波形優化設計 8
1.2.4 信號相關乾擾下的MIMO雷達發射或（與）接收處理方法 8
1.2.5 MIMO系統多功能一體化波形優化設計 10
本章參考文獻 12
第2章 MIMO雷達認知波形設計理論架構 25
2.1 MIMO雷達基本概念 26
2.1.1 MIMO雷達的分類 26
2.1.2 MIMO雷達的特點 32
2.2 MIMO雷達認知波形設計理論架構 36
2.2.1 MIMO雷達認知框架 36
2.2.2 MIMO雷達波形設計準則與約束 37
2.2.3 非凸約束優化理論介紹 38
本章參考文獻 41
第3章 MIMO雷達正交波形設計 43
3.1 基於經典波形的正交波形設計 44
3.1.1 基於OFDM和LFM的正交波形設計 44
3.1.2 基於白噪聲波形的正交波形簇設計 46
3.1.3 基於NLFM波形的正交波形簇設計 47
3.1.4 基於經典波形的正交波形性能分析 50
3.2 基於WISL準則的正交波形設計 52
3.2.1 基於WISL準則的正交波形建模 53
3.2.2 正交波形設計算法 53
3.2.3 基於WISL準則的正交波形簇設計 65
3.3 本章小結 72
本章參考文獻 72
第4章 MIMO雷達窄帶發射波束賦形 75
4.1 基於波形相似性約束的MIMO雷達發射波束賦形 76
4.1.1 相似性約束下的MIMO雷達發射波束優化建模 76
4.1.2 基於CD算法的窄帶MIMO雷達波形設計算法 80
4.1.3 性能分析 83
4.2 基於波形頻譜約束的MIMO雷達發射波束賦形 89
4.2.1 頻譜約束下的MIMO雷達發射波束優化建模 89
4.2.2 基於SADMM的窄帶MIMO雷達波形設計算法 92
4.2.3 性能分析 99
4.3 本章小結 103
本章參考文獻 104
第5章 MIMO雷達寬帶發射波束賦形 107
5.1 基於波形恆模約束的寬帶MIMO雷達發射波束賦形 108
5.1.1 恆模約束下的寬帶MIMO雷達發射波束優化建模 108
5.1.2 基於NIOA的寬帶MIMO雷達波形設計算法 110
5.1.3 性能分析 115
5.2 基於波形變模約束的寬帶MIMO雷達發射波束賦形 119
5.2.1 變模約束下的寬帶MIMO雷達發射波束優化建模 119
5.2.2 基於NSADMM的寬帶MIMO雷達波形設計算法 121
5.2.3 性能分析 127
5.3 本章小結 133
本章參考文獻 134
第6章 MIMO雷達快時間發射波形設計 137
6.1 MIMO雷達信號相關雜波下的SINR準則 138
6.2 MIMO雷達快時間穩健發射波形設計 140
6.2.1 基於最大化最壞SINR雷達穩健波形設計模型 141
6.2.2 基於CD算法的MIMO雷達穩健波形設計算法 143
6.2.3 基於DA-CD算法的MIMO雷達穩健波形設計算法 147
6.2.4 MIMO雷達穩健設計算法性能分析 151
6.3 MIMO雷達快時間一體化發射波形設計 160
6.3.1 MIMO雷達快時間一體化發射波形模型 160
6.3.2 基於SBE-DSADMM的一體化信號設計算法 165
6.3.3 MIMO雷達快時間一體化波形設計性能分析 170
6.4 本章小結 177
本章參考文獻 177
第7章　MIMO雷達快時間發射與接收聯合設計 181
7.1 MIMO雷達快時間發射與接收濾波器組聯合設計模型 182
7.2 基於SDP-RA的MIMO雷達發射與接收濾波器聯合設計 184
7.2.1 算法描述 185
7.2.2 計算復雜度分析 187
7.3 基於NSDP-RA的MIMO雷達發射與接收濾波器聯合設計 187
7.3.1 算法描述 188
7.3.2 計算復雜度分析 190
7.4 性能分析 190
7.4.1 恆模約束波形 191
7.4.2 恆模約束和相似性約束波形 192
7.4.3 波形特性和脈沖壓縮 194
7.5 本章小結 196
本章參考文獻 196
第8章　MIMO雷達慢時間發射與接收聯合設計 199
8.1 MIMO雷達動目標回波模型 201
8.2 基於波形恆模與相似性約束的MIMO雷達發射與接收聯合設計 203
8.2.1 恆模約束下的MIMO雷達發射與接收聯合設計建模 203
8.2.2 基於BCD算法的MIMO雷達發射與接收聯合設計算法 205
8.2.3 性能分析 207
8.3 基於波形變模與相似性約束的MIMO雷達發射與接收聯合設計 214
8.3.1 變模約束下的MIMO雷達發射與接收聯合設計建模 214
8.3.2 基於SGO的MIMO雷達發射與接收聯合設計算法 215
8.3.3 性能分析 223
8.4 基於STAP的慢時間穩健發射和接收聯合設計 228
8.4.1 雜波特性 228
8.4.2 STAP原理 229
8.4.3 雜波多普勒與其空間頻率的關系 229
8.4.4 STAP中穩健的恆模序列設計與處理 230
8.5 本章小結 238
本章參考文獻 238
第9章　MIMO雷達與通信共存波形設計 241
9.1 MIMO雷達與MIMO通信共存系統發射設計 242
9.1.1 系統模型 242
9.1.2 問題描述與求解 243
9.1.3 性能分析 248
9.2 MIMO雷達MIMO通信共存系統收發聯合設計 250
9.2.1 系統模型 250
9.2.2 雷達系統模型 251
9.2.3 通信系統模型 254
9.2.4 問題描述與求解 255
9.2.5 性能分析 268
9.3 頻譜共存下MIMO雷達正交波形設計 275
9.3.1 信號模型 275
9.3.2 基於IADPM的頻譜共存正交波形設計算法 278
9.3.3 性能分析 284
9.4 頻譜共存下MIMO雷達快時間發射與接收聯合設計 287
9.4.1 MIMO雷達多目標回波模型 288
9.4.2 MIMO雷達快時間發射與接收聯合設計模型 289
9.4.3 基於NICE算法的MIMO雷達發射與接收濾波器
組聯合設計算法 292
9.4.4 基於NMICE算法的MIMO雷達發射與接收濾波器組
聯合設計算法 297
9.4.5 性能分析 298
9.5 本章小結 304
本章參考文獻 305
第10章　MIMO探通一體化系統多功能波形設計 308
10.1 基於預編碼矩陣通信調制的探通一體化波形設計 309
10.1.1 基於預編碼矩陣調制的MIMO探通一體化系統架構 309
10.1.2 基於ADMM的一體化加權矩陣設計 314
10.1.3 性能分析 321
10.2 基於空間頻譜能量調制的探通一體化波形設計 327
10.2.1 系統模型 327
10.2.2 問題描述 330
10.2.3 基於SBE-DSADMM算法的探通一體化波形設計 332
10.2.4 性能分析 337
10.3 本章小結 342
本章參考文獻 343
附錄 347
附錄A ROQO算法收斂性證明 348
附錄B 問題（5.53）等價變換為 實值優化形式 349
附錄C　問題（5.66）的最優解求解方法 350
附錄D SADMM收斂性證明 352
附錄E　問題（6.20）目標函數分子與分母的最優解 354
附錄F 問題（6.95）的構建 355
附錄G 優化問題（6.97）的凸逼近 357
附錄H 求解問題（6.99）的ADMM過程 359
附錄I 式（8.34）與式（8.35）的推導 361
附錄J 問題（8.53）目標函數的 等價變換 362
附錄K 問題（8.80）的閉式解 求解方法 363
附錄L 求解問題（8.53）的DA 收斂性分析 365
附錄M 問題（9.73）目標函數的 等價變換證明 367
附錄N　問題（9.82）等價變換證明 369
附錄O 算法9.4的收斂性分析 371
附錄P IADPM收斂性證明 373
附錄Q NICE算法的收斂性分析 376
附錄R　優化問題（10.89）和 優化問題（10.90）的等價證明 381
附錄S 優化問題（10.92）的構建 383
附錄T　優化問題（10.94）的凸逼近 385
附錄U　求解問題（10.97）的ADMM過程 387
附錄V DSADMM的收斂性證明 391
附錄W　求解問題（10.89）初始 可行點 395