课题研究内容及方法

MIMO雷达系统具有丰富的空时频和码域资源，波形设计的目的就是充分利用这些资源，结合雷达系统所要实现的功能，提出有效的设计方法，以得到期望的空间功率分布，获得最大的分集增益，降低目标参数的估计误差，提高目标的探测和跟踪性能，降低数据处理的复杂度等。

本课题采用正交波形设计。采用正交信号的优势：一，利用正交性原理，在接受端通过一组匹配滤波器可以将各发射信号完全分开；二，由于信号调制结构正交，在空间不会形成波束，保证空间的有效覆盖，可同时实现全方位跟踪和搜索；三，正交信号的自相关特性近似冲激函数，在多目标检测时具有很好的分辨率。MIMO雷达现阶段仍处于理论研究，多数实验结果都是基于理想条件，即发射波形为正交信号，但现时中并不存在完全正交的信号，本课题采用遗传算法使其发射波形近似于正交波形，获得较好的性能。

正交波形设计的方法主要有正交多载波相位编码波形设计，正交相位编码波形设计和正交混沌波形设计。本课题采用正交相位编码波形设计。相位编码信号是一种常用的雷达信号形式，其相位调制通常采用伪随机序列，所以又称为伪随机编码信号。相位编码信号按照相位调制的状态可以分为二厢编码信号和多相编码信号。二相编码信号产生和处理比较简单，同样长度的多相信号具有更高的主副瓣比，但产生和处理都比较复杂，所以本课题采用的是正交二相编码信号波形设计。由于现实中并没有完全意义上的正交波形，所以在设计波形时只能使得正交波形的自相关旁瓣尽可能的低，波形之间的互相关尽可能的小，即设计的波形要有近似理想的自相关特性和互相关特性。所以在进行优化处理时实际是在优化正交波形自相关函数和互相关函数的最小值。求得满足自相关和互相关要求的波形就可以得到较为理想的正交波形组了。根据以上所述，我们可以正交相位编码信号设计时确定优化的模型，再利用遗传算法对模型进行优化得到符合实际要求的雷达波形。

本文首先介绍了MIMO雷达的工作原理，并在此基础上与传统的相控阵雷达进行了比较。然后介绍了正交波形的设计方法，其基本思想是利用正交波形的自相关性和互相关性来进行优化，采用遗传算法（GA）优化目标函数使其波形近似于正交波形，并给出仿真结果图。

论文内容安排

本论文是针对MIMO雷达的波形优化设计开展的，其重点在于对波形的设计和优化，根据研究的目的，本文的内容安排如下：

第一章绪论详细介绍了MIMO雷达的研究背景和研究现状，说明MIMO雷达的波形优化设计所带来的积极意义和重大的现实意义；第二章介绍了MIMO雷达的基本原理和MIMO雷达的一些主要特点，表明MIMO雷达的优点，介绍MIMO雷达的信号模型，再跟传统的相控阵雷达进行比较，突出研究MIMO雷达的必要性。第三章给出设计MIMO雷达波形的方法即正交波形设计，首先介绍正交相位编码，由于多相编码导致设计的难度和复杂性加大，所以本文采用的是较为简单的正交二相编码设计，然后介绍伪随机序列的概念，接着再给出正交波形设计的优化准则，给出优化的模型和代价函数；第四章利用遗传算法对设计的波形进行优化处理，首先介绍遗传算法，然后根据遗传算法编写相关的的代码，给出算法的仿真结果图。

最后给出本文的结束语。