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第1章 绪论1

1.1 MIMO雷达研究现状2

1.1.1 MIMO雷达理论概述3

1.1.2 MIMO雷达国内外研究现状6

1.1.3 MIMO雷达现有的研究热点问题9

1.1.4 MIMO雷达应用前景18

1.2 本书概要19

第2章 MIMO雷达信道相关特性和模糊函数23

2.1 引言23

2.2 MIMO雷达回波信号模型23

2.3 MIMO雷达中信道的相关性分析25

2.3.1 MIMO雷达系统中信道模型26

2.3.2 信道相关性分析27

2.3.3 仿真分析30

2.3.4 小结33

2.4 基于匹配滤波的双站MIMO雷达模糊函数33

2.4.1 基础分析34

2.4.2 双站MIMO雷达模糊函数一37

2.4.3 频分准正交波形38

2.4.4 仿真分析39

2.4.5 小结43

2.5 基于似然函数的双站MIMO雷达模糊函数43

2.5.1 信号和噪声统计模型43

2.5.2 双站MIMO雷达模糊函数二44

2.5.3 仿真分析45

2.5.4 小结48

2.6 本章小结48

第3章 基于EM和SAGE的最大似然MIMO雷达测向算法49

3.1 引言49

3.2 算法基础50

3.2.1 循环最小化器50

3.2.2 期望最大算法51

3.2.3 空间交替广义期望最大算法51

3.3 基于EM算法和SAGE算法的MIMO雷达测向52

3.3.1 信号模型53

3.3.2 基于EM算法的MIMO雷达测向55

3.3.3 基于SAGE算法的MIMO雷达测向57

3.3.4 初始值的选择59

3.4 收敛性比较分析59

3.5 仿真比较分析62

3.6 本章小结65

第4章 基于流形理论的MIMO雷达测向极限性能分析67

4.1 引言67

4.2 阵列流形的微分几何表示67

4.2.1 传统阵列流形68

4.2.2 MIMO雷达虚拟阵列流形及其微分几何描述71

4.2.3 平面阵列的流行曲面锥角参数化74

4.3 MIMO雷达测向性能限分析76

4.3.1 单目标76

4.3.2 两目标78

4.4 MIMO雷达测向检测限分析79

4.5 MIMO雷达测向分辨限分析80

4.6 仿真实验81

4.6.1 单目标情形83

4.6.2 两目标情形88

4.7 本章小结91

第5章 基于MIMO雷达系统基本辨识能力93

5.1 引言93

5.2 窄带测向紧凑型MIMO雷达基本辨识能力分析93

5.2.1 信号模型93

5.2.2 基本目标辨识能力95

5.2.3 仿真分析97

5.2.4 本节小结98

5.3 宽带定位MIMO雷达基本辨识能力分析98

5.3.1 信号模型98

5.3.2 理想辨识能力102

5.3.3 有效辨识能力105

5.4 本章小结107

第6章 基于MIMO雷达虚拟阵列流形的测向模糊109

6.1.引言109

6.2 流形模糊类型——秩模糊110

6.2.1 秩1模糊110

6.2.2 高秩模糊110

6.3 模糊产生集理论111

6.3.1 流形曲线的模糊产生集111

6.3.2 流形曲面的模糊产生集112

6.4 MIMO雷达虚拟阵列流形模糊的求解算法113

6.4.1 MIMO雷达流形曲线的模糊求解113

6.4.2 MIMO雷达流形曲面的模糊求解113

6.5 举例分析116

6.5.1 MIMO雷达虚拟线性阵列流形模糊举例116

6.5.2 MIMO雷达虚拟平面阵列流形模糊举例120

6.6 结论和下步工作123

第7章 MIMO雷达测向敏感性理论125

7.1 引言125

7.2 数学模型126

7.3 最大似然测向算法敏感性分析126

7.3.1 最大似然测向算法127

7.3.2 敏感性分析128

7.3.3 模糊限推导129

7.4 基于流形研究MIMO雷达天线位置敏感性分析130

7.4.1 天线重要性函数131

7.4.2 系统总敏感性133

7.5 仿真分析134

7.5.1 基于MLE的敏感性分析135

7.5.2 基于流形曲面的敏感性分析140

7.6 本章小结142

第8章 基于克拉默-拉奥下限的MIMO雷达天线几何设计143

8.1 引言143

8.2 信号模型143

8.3 克拉默-拉奥下界的表达式144

8.4 MIMO雷达天线几何设计146

8.4.1 双站MIMO雷达去耦合方位估计的天线几何条件146

8.4.2 单站MIMO雷达去耦合方位估计的天线几何条件148

8.5 仿真分析149

8.6 本章小结154

第9章 最优MIMO雷达测向天线几何设计156

9.1 引言156

9.2 信号模型和目标参数的克拉默-拉奥下界157

9.3 天线配置区域限制的天线几何设计158

9.3.1 各向同性天线几何设计158

9.3.2 具有先验优先方向的天线几何设计160

9.4 仿真分析164

9.4.1 无先验方向参数的天线几何设计165

9.4.2 具有先验方向参数的天线几何设计166

9.5 本章小结168

第10章 基于信息理论的MIMO雷达系统策略初探169

10.1 引言169

10.2 数学模型170

10.3 系统设计准则171

10.4 仿真分析174

10.5 本章小结177

第11章 分布式MIMO雷达目标定位性能分析178

11.1 引言178

11.2 目标位置的最大似然估计178

11.2.1 信号模型178

11.2.2 最大似然估计180

11.2.3 Fisher信息矩阵和克拉默-拉奥下限184

11.3 目标定位对雷达位置误差的敏感性分析185

11.3.1 存在雷达位置误差时的一阶近似186

11.3.2 存在雷达位置误差时的CRLB分析188

11.4 仿真结果和分析189

11.5 本章小结193

第12章 分布式MIMO雷达单目标定位方法194

12.1 引言194

12.2 问题描述195

12.3 线性化定位方法196

12.4 半正定松弛定位方法199

12.4.1 无雷达位置误差时的SDP目标定位方法200

12.4.2 存在雷达位置误差时的SDP目标定位方法203

12.5 仿真结果及分析206

12.5.1 仿真参数设置206

12.5.2 无雷达位置误差时的定位性能206

12.5.3 存在雷达位置误差时的定位性能208

12.6 本章小结208

第13章 基于稀疏重构的多目标定位方法209

13.1 引言209

13.2 回波信号模型211

13.3 信号的稀疏表示212

13.3.1 空间离散化212

13.3.2 信号稀疏表示213

13.3.3 压缩感知215

13.3.4 词典矩阵的相干性度量215

13.4 块稀疏信号的重构算法216

13.4.1 块匹配追踪算法217

13.4.2 凸优化算法218

13.4.3 块稀疏贝叶斯学习算法218

13.4.4 仿真结果和分析223

13.5 存在相位误差时的稀疏重构方法232

13.5.1 回波信号模型232

13.5.2 迭代块稀疏贝叶斯学习-最大似然估计233

13.5.3 仿真结果和分析236

13.6 本章小结237

第14章 分布式MIMO雷达目标定位的资源优化管理238

14.1 引言238

14.2 回波信号模型239

14.3 随机可观测性240

14.3.1 观测模型241

14.3.2 贝叶斯费歇尔信息矩阵241

14.4 平均功率分配244

14.5 基于合作博弈理论的最优功率分配245

14.5.1 问题建模245

14.5.2 合作博弈理论246

14.5.3 最优功率分配算法250

14.6 仿真结果及分析253

14.6.1 雷达布局和参数设置253

14.6.2 平均功率分配253

14.6.3 最优功率分配254

14.7 本章小结258

第15章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形分析259

15.1 引言259

15.2 引言混沌频率调制信号260

15.2.1 信号模型260

15.2.2 统计特性262

15.2.3 性能分析269

15.3 混沌离散频率编码信号276

15.3.1 信号编码方案276

15.3.2 性能分析278

15.3.3 数值仿真与结果讨论282

15.4 混沌频率随机步进信号286

15.4.1 信号模型286

15.4.2 回波信号处理288

15.4.3 仿真分析289

15.4.4 小结293

15.5 本章小结293

第16章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形设计技术294

16.1 引言294

16.2 混沌正交信号编码准则295

16.2.1 混沌正交离散频率编码信号产生与正交性评价295

16.2.2 混沌选择与编码准则297

16.2.3 仿真实验与结果300

16.2.4 实验结果与讨论305

16.3 基于混沌抽样理论的正交信号设计方法306

16.3.1 函数xn=p（θTzn）的属性306

16.3.2 r-阶相关特性309

16.3.3 仿真实验313

16.4 混沌行为保留准则318

16.4.1 混沌调频信号混沌行为不确定性与保留318

16.4.2 混沌相位编码信号初值敏感度320

16.4.3 仿真实验321

16.5 本章小结324

第17章 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形优化技术325

17.1 引言325

17.2 速度、加速度容忍MIMO雷达正交多相编码联合优化326

17.2.1 多相编码信号模型326

17.2.2 速度与加速度敏感优化问题327

17.2.3 基于自适应混沌克隆选择算法优化编码求解330

17.2.4 数值仿真与结果分析335

17.2.5 小结337

17.3 基于互补编码技术混沌正交多相编码波形自相关旁瓣抑制方法338

17.3.1 混沌相位编码模型与问题描述338

17.3.2 互补编码发射技术341

17.4 多重假设检验自适应多普勒扩容技术343

17.5 仿真实验346

17.6 本章小结350

附录A 引理3.1的证明352

附录B 定理3.1的证明357

附录C 引理5.2的证明360

附录D 引理5.3的证明362

附录E 似然函数的二阶导数计算365

附录F 式（7.38）的推导371

附录G 式（7.39）的推导372

附录H 式（7.43）的推导373

附录I 式（7.47）的推导374

附录J 式（7.49）的推导376

附录K 基于空时可分性信号模型的克拉默-拉奥下界378

附录L 信号模型假设的推导384

附录M 式（8.8）的推导385

附录N 零化的Fisher信息矩阵次对角元素是最佳方位估计必要条件的说明387

附录O 定理8.1的证明388

附录P 定理8.2的证明392

附录Q 定理9.1的证明394

参考文献397

索引425