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- 内容简介
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本书共17章,主要围绕三个主题进行了介绍:测量分集、知识辅助处理与设计和自适应动态设计。第1章首先介绍了经典雷达波形设计的基本知识;第2章介绍了信息论在波形设计中的作用;第3章讨论了分布式MIMO雷达的模糊函数;第4章回顾了几类经典MIMO雷达波形;第5章讨论了无源雷达的波形设计问题;第6章研究了蝙蝠回声定位能力来考察波形的基本性质;第7章讨论了汽车雷达波形设计问题;第8章和第9章讨论了多基地波形分
集雷达的相关问题;第10章研究了非合作雷达网络的波形设计问题;第11章将相位共轭和时间反演的概念应用于波形设计;第12章讨论了空时编码在检测和分类应用中的应用;接下来的5章介绍了雷达在了解动态环境信息情况下进行波形设计以提升雷达在检测、目标分类、跟踪等方面的性能,其中第16章涉及极化分集的概念。本书是由波形设计与分集领域内知名的研究人员总结的该领域的最近研究进展。因此是非常前沿且权威的一本关于波形设计与分集的书籍。本书的各章之间既各自独立又具有一定的联系。本书读者可选择感兴趣的章节阅读。本书也可作为一本面向初学者全面了解先进雷达系统波形的专著。
目录
波形分集:雷达未来前进之路 14
引言 14
波形分集简史 15
本书概要 17
参考文献 18
第1章 经典雷达波形设计 21
1.1 引言 21
1.2 窄带信号 24
1.3 匹配滤波和模糊函数 24
1.4 线性调频脉冲 26
1.5 相位编码脉冲 28
1.5.1 二相序列 28
1.5.2 多相编码序列 30
1.6 相参脉冲串 31
1.7 失配滤波器 34
1.8 频谱效率 35
1.9 多种脉冲的相参脉冲串 37
1.9.1 互补脉冲 37
1.9.2 频率步进脉冲 39
1.10 频率编码波形 43
1.11 多载频波形 46
1.12 周期连续波 48
1.13 结论 52
参考文献 52
第2章 信息论与雷达波形设计 54
2.1 简介 54
2.2 信息论和雷达波形设计 55
2.2.1 互信息 56
2.2.2 互信息和噪声信道编码定理 56
2.2.3 互信息和雷达测量 58
2.2.4 目标脉冲响应 62
2.2.5 最大互信息波形设计 66
2.3 将信息论应用在雷达领域的近期工作 70
2.4 结论 73
参考文献 73
第3章 多基地模糊函数和传感器布置策略 76
3.1 引言 76
3.2 问题的提出 77
3.3 多基地模糊函数 79
3.4 多基地雷达系统的传感器布置 81
3.5 结论 97
参考文献 98
第4章 MIMO雷达波形设计 99
4.1 引言 99
4.2 MIMO雷达数据模型和发射方案 103
4.3 FT-CDMA 106
4.3.1 MIMO CAN波形 107
4.3.2 ZCZ波形 111
4.4 FDMA 116
4.5 TDMA 116
4.6 DDMA 119
4.7 ST-CDMA 121
4.8 结论 123
参考文献 124
第5章 无源双基地雷达波形 128
5.1 引言 128
5.2 双基雷达的雷达方程 129
5.3 双基雷达的模糊函数 130
5.4 无源双基地雷达波形 132
5.4.1 FM收音机 132
5.4.2 模拟电视 134
5.4.3 数字广播和数字电视 136
5.4.4 手机网络 136
5.4.5 WiFi及WiMAX发射波形 139
5.4.6 其他发射波形 140
5.4.7 发射机汇总 142
5.5 无源双基地雷达实例 143
5.5.1 PBR中的信号与干扰环境 143
5.5.2 PBR处理技术 145
5.5.3 处理结果示例 146
5.5.4 数字发射波形 148
5.6 结论 148
参考文献 149
第6章 仿生波形分集 152
6.1 引言 152
6.2 波形类型 153
6.3 波形分集与“捕食嗡鸣" 157
6.4 频率调制 162
6.4.1 线性调频 162
6.4.2 双曲调频 163
6.4.3 多普勒容限与宽带模糊函数 163
6.5 分集处理 166
6.6 结论 169
参考文献 169
第7章 汽车雷达系统中的连续波形 173
7.1 引言 174
7.2 波形设计 177
7.2.1 单频连续波雷达系统 179
7.2.2 线性调频连续波 182
7.2.3 频移键控波形 186
7.2.4 多频移键控调制波形 189
7.2.5 快速调频 192
7.3 方位角的测量 195
7.4 切向速度测量 197
7.4.1 雷达切向速度的测量 197
7.5 结论 199
参考文献 200
第8章 多基地波形分集雷达的脉冲压缩 201
8.1 引言 201
8.2 多基地接收信号模型 202
8.3 多基地自适应脉冲压缩 205
8.4 MAPC-CLEAN混合算法 209
8.4.1 双基地投影CLEAN 211
8.4.2 混合CLEAN 211
8.5 单脉冲距离多普勒成像 214
8.6 步进频雷达 216
8.7 结论 218
参考文献 219
第9章 多基地雷达系统最优通道选择 221
9.1 引言 221
9.2 双基几何关系 223
9.3 单、双基地模糊函数 224
9.4 单、双基地的克拉美罗下界 225
9.5 LFM脉冲串的模糊函数和克拉美罗下界 228
9.6 TX-RX对的最优选择 234
9.7 结论 239
参考文献 243
第10章 非合作雷达网络的波形设计 245
10.1 引言 245
10.2 系统模型 246
10.3 问题阐述 249
10.3.1 信噪比 249
10.3.2 相互干扰约束 251
10.3.3 能量约束 252
10.4 编码设计 252
10.4.1 等效问题阐述 252
10.4.2 松弛与随机化 253
10.4.3 近似界 254
10.5 性能分析 255
10.5.1 信噪比最大化 255
10.5.2 感应干扰的控制 259
10.5.3 计算复杂性 261
10.6 结论 262
致谢 262
附录 优化问题的可解性 262
参考文献 263
第11章 基于相位共轭与时间反演的波形设计 266
11.1 引言 266
11.2 相位共轭与时间反演的理论背景 267
11.2.1 波传播中的时间反演不变性 267
11.3 相位共轭及可使用的雷达应用 269
11.3.1 相位共轭与经典策略 270
11.3.2 雷达的相位共轭与DORT方法 271
11.3.3 SNR推导——单目标情况 275
11.3.4 SNR推导——多目标情况 277
11.3.5 SNR推导——运动目标 280
11.3.6 检测准则 282
11.4 相位共轭在雷达中的实现 283
11.5 LSEET原型描述 285
11.5.1 UWB相位共轭实验 286
11.5.2 UWB DORT实验 289
11.6 结论 292
致谢 293
参考文献 293
第12章 有源天线系统的空时分集 297
12.1 简介 297
12.2 从聚焦波束和宽波束到多路发射 298
12.3 空时编码 300
12.3.1 原理 300
12.3.2 快速扫描或脉内扫描 302
12.3.3 循环脉冲 303
12.3.4 循环编码:通用原理 305
12.3.5 编码优化 306
12.4 隔行扫描(慢时间空时编码) 311
12.5 目标一致性与分集增益 312
12.5.1 目标一致性 312
12.5.2 分集增益 313
12.6 编码策略 315
12.7 结论 316
参考文献 316
第13章 雷达检测波形优化中的自相关约束 318
13.1 引言 318
13.1.1 综述 318
13.1.2 符号说明 319
13.1.3 背景 319
13.2 优化波形的性能 320
13.2.1 检测某确知信号 321
13.2.2 信号-滤波器联合优化 322
13.2.3 波形单独优化 323
13.2.4 优化波形性能 324
13.3 噪声中的未知目标 325
13.3.1 信号模型 325
13.3.2 问题推导 326
13.3.3 波形频谱 328
13.3.4 结构选择 328
13.4 示例 329
13.4.1 仿真概述 329
13.4.2 不相似的干扰 330
13.4.3 相似的干扰 334
13.5 总结 336
参考文献 344
第14章 基于雷达目标分类的自适应波形设计 347
14.1 引言 347
14.2 波形设计指标 349
14.2.1 最优互信息波形设计 351
14.2.2 最优信噪比波形设计 354
14.3 波形设计案例及性能 356
14.3.1 波形示例 356
14.3.2 饱和情况 360
14.3.3 恒模约束 361
14.3.4 自相关函数及距离旁瓣 362
14.4 应用于雷达目标分类 363
14.4.1 对有限持续目标的修正 364
14.4.2 目标集的谱方差表达式 367
14.4.3 性能展示 370
致谢 374
参考文献 374
第15章 基于跟踪的自适应波形设计 378
15.1 波形捷变跟踪简介 378
15.2 目标跟踪公式化 381
15.3 波形捷变跟踪 382
15.4 MIMO雷达波形捷变跟踪 384
15.4.1 分置MIMO雷达信号模型 384
15.4.2 分置MIMO雷达发射波形的克拉美罗限 385
15.4.3 基于波形捷变的MIMO雷达跟踪 388
15.4.4 仿真结果 390
15.5 城区地形捷变波形跟踪 390
15.5.1 多径传输几何架构 392
15.5.2 城区目标跟踪 394
15.5.3 城区跟踪自适应波形选择 395
15.5.4 仿真结果 396
15.6 基于波形捷变的高杂波城区目标跟踪 397
15.6.1 高杂波城区跟踪 398
15.6.2 自适应波形选择 399
15.6.3 仿真结果 400
15.7 基于波形捷变的MIMO雷达城区跟踪 401
15.7.1 MIMO雷达信号模型以及城区跟踪 402
15.7.2 自适应波形选择 405
15.7.3 仿真结果 406
15.8 结论 407
致谢 408
参考文献 408
第16章 基于目标检测与跟踪的自适应极化波形设计 414
16.1 简介 414
16.2 非均匀强杂波中的目标检测 415
16.2.1 极化雷达模型 416
16.2.2 检测检验 418
16.2.3 目标检测优化 421
16.3 用于目标检测的分置天线极化MIMO雷达 421
16.3.1 信号模型 422
16.3.2 问题公式化 424
16.3.3 检测器 424
16.3.4 标量测量模型 427
16.3.5 数值结果 428
16.4 基于序贯贝叶斯推理基于目标跟踪的自适应极化波形设计 432
16.4.1 自适应波形设计的序贯贝叶斯架构 433
16.4.2 目标动态状态模型和测量模型 434
16.4.3 利用序贯蒙特卡罗方法的目标跟踪 439
16.4.4 基于后验克拉美罗界的最优波形设计 441
16.4.5 数值示例 445
16.5 结论 448
致谢 448
参考文献 449
第17章 与信号相关的杂波背景下知识辅助发射信号与接收滤波器设计 452
17.1 引言 452
17.2 系统模型 454
17.3 问题阐述与设计 458
17.3.1 接收滤波器优化:问题■的解 461
17.3.2 雷达编码优化:问题■的解 461
17.3.3 发射-接收系统的设计步骤 464
17.4 性能分析 466
17.4.1 均匀杂波环境 467
17.4.2 非均匀杂波环境 470
17.5 结论 474
致谢474
附录 476
附录A 引理17.1的证明 476
附录B 式(17.31)的证明 477
附录C 定理17.1的证明 477
附录D 互信息分析 478
附录E 定理17.2的证明 479
附录F 引理17.4的证明 480
附录G 引理17.2的证明 481
参考文献 481