目标方位不确定时MIMO雷达鲁棒STAP波形设计

王虹旋，高 静，张云雷

(1. 中国人民解放军91550部队,辽宁 大连 116000; 2. 中国人民解放军96946部队,北京 100000;3. 海军工程大学,湖北 武汉 430033)

多输入多输出(MIMO-Mutiple Input and Multiple Out)是雷达系统近年来发展的重要方向,该体制雷达是数字阵列雷达的扩展。MIMO雷达在采用接收波束形成的同时,允许发射端每个阵元灵活采用幅度和相位加权,实现不同发射波形设计,这样可增加额外的自由度,带来其性能上的提升[1]。发射波形是雷达探测目标信息的载体,而不同发射波形检测和分辨性能有差异,因此,通过发射波形设计可提升性能。传统MIMO雷达的不同发射阵元通常发射正交信号,在接收端采用正交匹配滤波。为了实现更灵活的波形设计性能,近年来很多研究采用部分相关波形设计方法[2-6]。

当MIMO雷达位于机载平台时,需对付比目标回波强成千上万倍的地杂波,此时称为空时自适应处理(STAP-Space Time Adaptive Processing),但也使得波形设计维度加大。文献[7]针对单通道雷达STAP处理,采用凸优化方法求解慢时间维的最优码波形；文献[8]将上述研究扩展到快时间,针对发射波形和接收滤波器联合迭代优化求解；文献[9]针对MIMO雷达最优STAP波形设计,采用对角加载将原问题转化为凸问题求解。以上研究均针对理想条件下的波形设计问题。实际系统中,因为目标位置及多普勒信息不能准确估计,抑或因为阵列未经过校准,阵元位置随平台运动发生偏移,均会导致设计波形的性能恶化,因此,有必要开展鲁棒波形设计研究。

文献[10-11]讨论当杂波协方差矩阵在不确定凸集范围内时的波形最优设计问题,借鉴对角加载思想进行鲁棒设计。……