MIMO雷达波形设计与杂波仿真
这是一篇论文，系统介绍了MIMO雷达的基本原理、波形设计，并对杂波做了建模和仿真。分类号密级UDC注1学位论文MIMO雷达波形设计与杂波仿真(题名和副题名)陈翔(作者姓名)指导教师李军副教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2015.3.30论文答辩日期2015.56学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辫委员会主席评阅人注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号WAVEFORM DESIGN FORMIMO RADAR AND CLUTTER SIMULATIONA Master thesis submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of chinaMajor: Signal and Information ProcessingAuthor.Chen Xiangadvisor:Li JunSchoolSchool of Electronic Engineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我·同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:日期:年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的仝部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)作者签名导师签名:日期:年月日摘要摘要多输入多输出( Multiple- nput multiple- Output,MMo)雷达是一种近十几年才发展起来的新体制雷达,它发射的是彼此相互正交的信号,这样MIMO雷达的信号类型与可控参数就比传统相控阵雷达更为丰富与复杂。良好的波形设计能够充分利用MIMO○雷达丰富的空时频资源,能够提高日标的探测、跟踪性能并且降低被敌方截获的概率。因此,正交波形设计是研究MMO雷达系统的关键之处,优化波形的优劣将直接决定MMO雷达性能的好坏。本文主要针对MMO雷达背景研究了两种新的正交波形优化设计方法,并结合实际工程应用背景和需求,优化改进了多相编码序列的优化算法。同吋,对MIMO雷达的地杂波进行建模分析,给出了双基地MIMO雷达的地杂波的仿真。木文涉及的内容主要包含下面几点:1.对MIMO雷达的基本结构、工作原理及特点分别进行阐述,讨论了MIMO雷达正交波形的类型和形式2.研究了基于新循环算法(CAN, Cyclic algorithm-ncw)来设计正交波形通过将相关峰值旁辦水平的最小化问题等价为一个频域最小化问题,进而转化为一个二次函数的最小化问题,并对这一二次函数不断循环优化,最终获得最优值。该算法具有很强的计算能力,能够满足雷达对超长编码的需求,冋时设计出的正交波形具有较低的相关特性,最后对该算法的相关特性进行分析。3.研究了基于序列二次规划算法()设计的连续相位编码信号,并通过在目标函数中添加严格正交约束条件使得设计出的信号具有严格正交性,提升了杂波对消的效果,能够有效的提升目标的探测性能。同时将“和信号”相关旁辦引入到目标函数之中,改善了“和信号”的相关输出。通过相位量化过程使得设计出的信号满足工程上对离散相位的要求,并对量化特性以及参数约束条件对相关峰值旁瓣量的影响让行了分析4.对MIMO雷达地杂波进行仿真,通过对两种不同幅度分布的杂波仿真分别对零记忆非线性变换法和球不变随机过程法进行研究分析,并对这两种杂波仿真方法进行比较与总结,同时对双基地MIMO雷达地杂波进行建模与仿真并进行分析关键词:MIMO雷达,正交波形设计,“和信号”相关旁瓣,严格正交性,杂波仿真ABStRaCtABSTRACTMultiple-input multiple-output (MIMO) radar as a new radar system wasdeveloped in the last decade and it has become the focus of the current internationaresearch. MIMO radar transmitter signals are mutually orthogonal to cach other, so thetype of mimo radar signal with richer controllable parameters and more complex thanthe conventional phased array radar. a good waveform designed can take full advantageof MIMO radar rich space-frequency and code resources, it could also improve targetdetection, tracking performance and reduce the probability of being intercepted by theenemy. Therefore, orthogonal waveform design is the key point of mimo radar systemsOrthogonal waveform design will directly determine the performance of MIMO radarare good or badThe main content about this article is researched two new orthogonal waveformdesign optimization methods, combined with practical engineering background andneeds, improved and optimization multi-phase coding sequence algorithms. meanwhileMIMO radar clutter is modeled by analyzing the bistatic MIMO radar cluttersimulationContents of this article are mainly involved in the following areas1. The basic structure of MiMo radar and the basic working principles aredescribed, discussed the types and forms of MIMO radar orthogonal waveform2. Research based on Can algorithm design orthogonal waveforms, by equivalentcorrelation peak sidelobe level minimization problem is a frequency-domainminimization problem, and then transformed into a quadratic function minimizationproblem and loop optimization sub-problems, and ultimately got the best value. Thealgorithm has a strong computing power, able to meet the demand for long- coded radarand the orthogonal waveforms has a low correlation characteristic. Finally, analyzed therelevant characteristics about this algorithm3. Research based on sequential quadratic programming algorithm design ofcontinuous phase encoded signals, and in the objective function by adding stringentconstraints make orthogonal design with strictly orthogonal signals, thereby improvinthe noise cancellation effect, it can effectively enhance the target detection accuracyMeanwhile, the sum-signal"associated sidelobe being introduced into the objectiveABSTRaCTfunction, improve the"sum-Signal"of the correlation output. Such that the quantizationprocess on the phase of a signal designed to meet the engineering requirements of thediscrete phase, and the quantization characteristics and parameter constraints on theamount of side lobe correlation peaks are analyzed4. Research on MIMO radar ground clutter modeling and simulation, through zeromemory nonlinearity simulation Weibull distribution clutter and through sphericallyinvariant random processes simulation K distribution clutter, and compared andsummarized this two methods. Meanwhile, for bistatic MiMo radar ground clutter hasbeen simulated and analyzedKeywords: MIMO radar, orthogonal waveform design, sum-signal"correlationsidelobe, strict orthogonal, clutter modeling目录目录第一章绪论……1.1研究背景与意义1.2研究动态与发展现状….·······1.2.1MIMO雷达波形设计现状223122MIMO雷达动态及发展状况1.3主要工作及内容安排第二章MMO雷达原理及波形设计概述2.1MIMO雷达基本原理及其特点2. I MIMO雷达基木原理2L2MIMO雷达特点22MMO雷达波形分类及设计特点2,21MIMO雷达正交波形设计特点222MIMO雷达波形分类23本章小结第三章基于CAN算法的MIMO雷达波形设计143.1MIMO雷达正交波形设计原理.酯音音看。普音DD音音番音音垂音看看3.2于CAN算法的正交波形设计;垂..看看看垂垂D垂垂·垂.垂。垂。着看垂音垂非·垂。垂非看153.2.1问题模型描述……153.2.2设计方法及设计流程…………173.23设计结果3.3基于CAN算法相关特性分析.233.3.1编码长度对相关峰值旁辦的影响233.3.2信号个数对相关峰值旁瓣的影响2434本章小结25第四章基于序列二次规划算法的MMO雷达波形设计264.1序列二次规划的数学描述264,2连续相位编码信号设计.274.2.1设计方法及设计流程1看看274.2.2设计结果。,看音音着着;音音DD看垂音音音自看看垂。垂DD音音音,音垂看看垂294.3量化及量化后相关特性分析…
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田口方法实战技术
田口方法是一种在产品开发和产品设计早起阶段防止质量问题的技术，是一种新颖、科学、有效的质量工程优化设计方法。田口方法以最迅速、最经济的试验方法直交表），使系统在不增加成本情况下，突破设计瓶颈或改善生产制造流程，应用于技术开发、产品开发，能发挥立即有效的成果。前言前言当下竞争国际化与需求多样化的制造业,其产品寿命周期日益缩短,制造厂家惟有用极短的研发周期源源不断地推出新产品,才能在市场上占据有利地位,否则就有失去审场份额的危杌。因为无论多妤的产品,错过了上市时机就可能变得一钱不值!然而即使研发人员加班加点也无济于事,似乎缩短研发周期的潜力已经被挖尽了。事实上只有不断改革“研发方法”才能解决根本问题。田口方法( Taguchi Methods)作为一种非常实用的技术开发、制程改善工具,协助企业快速找出制程环境的最适生产条件,并有效节省产品设计开发时间,而广受研究单位、生产、制程部门的欢迎与肯定。在日本的电子、汽车等行业,应用田口方法被认为是“天经地义的事”。近几年风靡仝球企业的6设计,实际上就是以田口方法为核心的设计,6设计及田口方法在制造业的广泛应用已收到显著效果。田口方法在研发领域更是受到高度评价,被当作是将研发周期编短一半的法宝。本书主要采用循序渐进、由浅入深的系统化方式,倚惜作者30多年来研究实验计划、直交表”的丰富实务体验,从管理的视角阐述了田口方法知识体系的精髓,讲解此套品质工程技术,让初学者和有经验人士皆能建立完整的理念体系,轻而易举地应用于实务工作中。书中包含了田口知识体系中的重要内容,揭示了实际操作中所遇到的各种疑难问题和相应的解决方案。本书在编写过程中,乘持全面、简单、实用的原则,突出以下三个重点1.理论和实践的完美结合。本书从实例出发,导出田口方法深奥的理论,并用众多实倒来解析田口方法的实际应用,为企业高效实施田口方法指明了方向。2.理论全面,重点突出。本书从田口方法理论中的两个重点(比和直交表)出发,全面展开,多方位阐述田口方法的深奥理论。对于研究田口方法的有?田口方法实战技术心人士来说,不愧为一本不可多得的教材。3.化复杂为简单。田口方法深奥的理论,一直困惑着田口方法在实际生产中的应用。本书利用各种图表、各个行业的实例来阐明田口方法深奥的理论,使读者能够从简单到深入,由浅而深,从而理解田口方法的真义。在本书编写过程中,得到了众多企业高层主管、研发、设计、生技、制造、品管人员提供的许多企业实务经验,让本书的实例得以丰富,在此表示感谢。另也感谢本公司同仁李联伟先生协助本人整理多年来积的教材资料与案例,海天出版社相关编辑人员给予的建议,在此一并向他们致以最衷心的感谢及最诚挚的祝福!感谢给我帮助的各个公司,因篇幅有限,未能一一列出(以公司第一字笔画为序排名)六和机械集团友达光电(苏州)有限公司华映光电企业集团光宝电子(东莞)有限公司沪士电子(昆山)有限公司明硕计算机(苏州)有限公司美齐科技股份有限公司信泰联光学(东莞)有限公司润泰企业集团高刨(苏州)电子有限公司捷安特(巨大机械)企业集团舒电子(东莞)有限公司富士康企业集团锦和科技股份有限公司沪士电子董事长吴礼淦先生、捷安特总经理郑宝堂先生,在日理万机之中仍不忘关注抽作的印行,不吝为拙作慨然赐序,其九鼎之言,使本书蓬草生辉,于此谨表哀心的谢忱。林秀雄2004年8月序一序当今企业面对国际化市场竞争及多样化需求,产品/技术市场寿命周期愈益缩短,产品的质量要來越来越严格,惟有用极短的研发周期源源不断地推陈出新,用最稳健的制程参数来控制产品生产流程,才能在市场中占据有利地位。否则企业即会失去市场份颛,在市场竞争中被淘汰。新技术研发(制程条件控制与稳定性解析、新产品与新制程开发)和缩减成本已经成为当前企业经营刻不容缓的深题。自日本著名质量管理专家田口玄一博士在20世纪70年代初创立“田口方法( Taguchi Methods)”以来,田口方法在全世界颇受产业界欢迎,并被迅速推广普及,其提升研发效率及改善品质成效之卓著,影响之深远,更一致受到高度评价。田口方法是一种在产品开发和产品设计早期阶段防止质量问题的技术,是种新颖、科学、有效的质量工程优化设计方法。田口方法以最迅速、最经济的实验方法(直交表),使系统(产品设计或制程改善)在不增加成本(葚至降低成本〕情况下,突破设计瓶颈或改善生产制造流程,应用于技术开发、产品开发能发挥立即有效的成果。近几年全球企业热摔的6设计,实际上就是以田口方法为核心的设计,可见田口方法之实祧,势在必得。捷安特通过30余年来在国际审场的持续精耕,秉持“生活可以更美圩!”的品牌精神,才有了今日之绩效。在充满机遢的全新时代,捷安特以科技、时尚、人性为主题,将人类对于未来的执着和对生活的热爱汇入自行车的设计理念中,维系自然和人的交流,为美好生活创建更完善的产品,这是人类对于未来的理想,也是捷安特对于生活的憧憬。“创新价值,领导流行”,才可以在当今市场竞争中立于不败。在这些成就背后,田口方法在捷安特之推行实施作用重大。↓田口方法奥战技木林秀雄教授,潜心致力于田口方法研究多年,其理论功底之深厚,实践经验之丰富,实属品管界之泰斗,我司有幸邀请林教授莅临,亲自讲授田口方法真义,林教授深入浅出的概念讲解,生动详实的案例分析,强有力地推动了我司田口方法的普及与发展,对我司的可持续发展助意甚大。林教授汇集多年之精湛理论与实践为一炉,与时俱进,编著《田口方法实战技术》一书,本人深感此书内容之前瞻性、实用性。相信此书的面世,将对田口方法在祖国大陆的推广普及,必有实质的作用。特写此一序,郑重推荐之。捷安特(中国)有限公司总经理郑宝堂它孛序二序企业经营者一向是社会经济变化的敏锐唤觉者,更是最务实的执行者面对当今惊涛骇浪的外部市场环境,产品的更新换代步伐加快,消费者对产品的质量要求日益苛刻,如何提高产品的可靠度?如何缩短产品的研发过程?已成为经营者的关注焦点。二次世界大战后,日本工业迅速崛起,他们依靠神秘武器—田口方法,在世界各国市场上大获全胜。在20世纪80年代,田口方法就已在美国囚防、汽车工业领域闻名遐迩。在日本电子、汽车等行业,应用田口方法被认为是“天经地义的事”。可见在企业里推动此方法势在必行。田口玄一博士是著名的质量专家,他以预防为主、正本清源的哲学思想,把數理统计、经济学应用到品质管制工程中,发展出独特的质量控制技术——田口方法。它摒弃了传统的质量观念,提出了新的质量概念,即质量不是靠检验得来的,也不是靠控制生产过程得来的;质量,就是把顾客的质量要求分解转化为设计参数,形成预期目标值,最终生产出低成本且性能稳定可靠的“物美价康”的产品。田口方法作为实验设计的方法,旨在帮助我们用较少的实验次敷,得到与全方位实验同样有效的实验结果,编短研发和技术苹新周期,以最经济的手段改进工艺。该理论以最迅速、最经济的实验方法使产品设计或制程改善在不增加成本(甚至降低成本)情况下,突破设计瓶颈或改善生产制程,应用于技术开发、产品开发中,发挥立即有效的成果。可见田口方法不失为一个简单、科学的方法。学会它,对事件分析处理之能力提升帮助甚大。我司为能聘请林秀雄教授前来讲授田口方法深感荣幸。林教授以多年的实践口方法臭战拉术经验和深厚的理论知识,深入浅出的教导,让学员耳目一新,不再被深奥理论所吓倒。使学员能够切实理解田口方法的真义,在今后的工作中可以将田口方法落到实处,从而为企业的发展带来最大化的效益。此次喜闻林教授即将出版《田口方法实战技术》一书,即满怀期待。现读罢此书,深感此书抛开高深的理论和繁杂的公式,而从众多实例出发,详述田口方法之应用,可谓化繁杂为简单。深信此书的出版将促进田口方法在业界的高效实施,对业界可谓贡献甚大。在此,秉持“知识你我共享”的心情,拙笔一序,希望此书的面世,可以让各行各业的更多朋友了解田口方法,并以此方法来为中国产业界更好地服务!沪士电子股份有限公司董事长吴礼淦4目录目录第一章田口方法与品质工程原理………1)§1.1前言§1.2田口的哲学观念及田口方法…………………(2)§13参数的分类……(3)8I.4品质工程原理(6)§1.5品质管制在各阶段屮的要务9第二章品质损失函数…(13)82.1品质、成本与低成本品质工程观念的启发……………………(13)822工程设计、工程规格与实验计划…………(15)23直交表与实验计划(16)824对数、指数的说明与启发…………(16)§2.5品质损失函数…·●·鲁……·(18)826二次方程式品质损失函数………(21)§27平均品质损失命◆·(25)第三章直交表与应用实例研究…(29)§3.1定义:直交与直交原理………………(29)§3.2直交表的直交性证明………(30)§3.3直交表的使用…………………………(36)?田口力法实战技木第四章实验计划与制程改善模式·◆··;◆···◆··自····◆吉····4····日◆·晋··。···日·●39)§4.1实验计划的目的与主要构成项目……………(39)S4.2应用直交表的实验说明(40)§4.3直交表解析与实验指示说明………(42)§4.4主效果与交互作用的计算与说明§4.5重要因果图解分析、可控制项目、实验指示书与制程改善模式…………(46)第五章品质计量法基础……………………………………………………………(50)§5.1品质管理的发展…………………(50§52品质计量法……………………(52)§5.3举例分析…▲画血最口●看D●曲鲁d…(53)§54三种品质计量方法之比较■■▲·血d自■··晶自看着自垂·自(56)第六章田口方法的运用步骤与著名案例…….(58)S6.1口口方法的运用步骤…………(58)S6.2田口博士著名案例—磁砖制程设计●會●。●鲁·(60)S6.3变异数分析( Analysis of Variance)曹自晋非鲁會●鲁曹●q鲁◆自◆●香鲁↓看§64新旧田口方法的对比……………………………(69)第七章SN比与品质特性基础(73)§7.1SN比的概念和定义公式(73)§7.2田口方法中的静态特性………(75)§7.3田口方法中的动态特性(83)§7.4举例解析甲电自(86)第八章应用直交表的矩阵实验…(0)§81矩阵实验…§8.2因素效应的估量(112)
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