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MIMO雷达需求各发射通道发射相互正交的信号波形,正交波形的发射使之能够在空间域中形成低增益宽波束,有利于同时照射多个空中目标和雷达信号抗截获性能的改善,MIMO雷达接收端信号处理时借助数字多波束形成技术(DBF),可同时形成多个高增益窄波束,有利于提取多个目标的各项参数信息。由上可见正交波形设计是研究MIMO雷达系统的关键点,正交波形设计的优劣将直接决定着MIMO雷达各项性能的好坏。常见的MIMO雷达正交波形设计分为两类:一类为正交频分类波形设计,一类为正交码分类波形设计。本文重点针对码分类波形设计问题,研究了几种新的优化设计方法,结合工程应用背景和实际需求,提出了新的多相编码序列优化算法和优化措施。同时,针对正交频分类波形,研究了其在宽带条件下的应用特性和信号处理方法。在此,本文主要涉及内容如下:1.介绍了MIMO雷达的基本结构和相应的工作原理,讨论了MIMO雷达正交波形的类型和具体形式。2.研究了基于Walsh矩阵的正交相位编码信号设计方法,在已有的二相码设计方法基础上,提出了四相码设计方法;并针对大阵列的应用背景,提出了一种超长编码信号设计方法,相比较传统遗传算法下的编码信号设计,该方法设计出的正交波形能够使得任意两个发射波形间具有零点偏移严格正交性(即滑动到信号对齐处的互相关输出为零),从而改善了杂波对消效果,提升了目标测量精度。3.研究了基于序列二次规划(SQP)的编码信号设计方法,针对实际工程中目标检测是在收发联合波束形成后进行,其综合脉压旁瓣的输出将直接影响到目标检测,因此提出将“和信号”(各发射信号叠加之和)相关旁瓣引入到目标函数中,改善了综合脉压旁瓣的输出;针对相位数限制问题,提出了相位量化的设计方法,分析了量化位数的影响;最后还针对相关旁瓣的多维扩散问题,研究了编码信号空-时-频三维旁瓣优化方法。4.研究了MIMO雷达正交频分类信号在宽带条件下的应用特性及信号处理方法,完成了整体的宽带频率分集信号处理流程,进行了宽带均衡、宽带波束形成以及宽带多普勒补偿的相关分析。