低冗余度多输入多输出雷达阵列结构设计

王 伟 马跃华 王咸鹏

（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

引 言

多输入多输出（MIMO）雷达作为一种新型的雷达体制，已经成为人们研究的热点［1－3］。MIMO雷达在发射端发射相互正交的波形，再在接收端通过一组匹配滤波器将其分离，可以形成一个虚拟阵列［4］。虚拟阵列技术给 MIMO雷达带来了诸多优势，如更高的空间分辨率［5］、增强的抗干扰能力［6］、更多的可分辨目标数目［7］，以及更灵活的波束方向图设计［8－9］等。但同时，为了得到虚拟阵列所必需的正交波形发射以及接收端的匹配滤波器组等条件，都增加了MIMO雷达的成本。如何利用有限的发射阵元和接收阵元产生最优的虚拟阵列是提高MIMO雷达性能和节约系统成本的关键。

早期的MIMO雷达文献多采用均匀线阵，陆珉等［10］提出了一系列准则来设计发射和接收阵列使得MIMO雷达虚拟阵列为均匀线阵，以方便利用传统的方法进行波达方向（DOA）估计。不过由于非均匀线阵在空间分辨率等方面的优势，近年来非均匀线阵在MIMO雷达中的应用正受到越来越多的关注。Bliss等［5，11］首先提出采用非均匀阵列可以大大扩展虚拟阵列的孔径，并给出了一种发射／接收阵列配置方法，以得到具有最长连续子阵的虚拟阵列。Chen等［12］将最小冗余的概念引入到 MIMO雷达中，并采用穷尽搜索算法寻求发射／接收阵列结构以形成最小冗余的虚拟阵列。张娟等［13］考虑收发同阵的情况下，利用最小实际物理阵元数形成最大孔径的低冗余虚拟阵列。以上几种MIMO雷达阵列结构设计方法［11－13］都是采用穷尽搜索算法以寻求最优的发射和接收阵列结构，这种算法运算量非常大，只适合阵元数较少的情况。……