多输入多输出系统(MIMO ,Multiple input multiple output)最早

多输入多输出系统(MIMO ,Multiple input multiple output)最早是控制系统中提出的一个概念，它表示一个系统有多个输入和多个输出。而MIMO技术早期用于干扰无线信号，后来则用于移动通信和固定宽度的无线领域。如果将移动通信系统的传输信道看成一个系统，则发射信号可看成移动信道(系统)的输入信号，而接收信号则可看成移动信道(系统)的输出信号。在通信中，由多径引起的衰落通常被认为是有害因素，不过对于MIMO系统而言，多径可引起的衰落以作为一个有利因素并加以利用。MIMO 技术以其可以有效利用多径引起的衰落来成倍地提高业务传输速率，并引发了通信的一次革命。基于通信系统中的MIMO技术的使用情况，近几年国外学者提出了MIMO雷达的概念。

1.MIMO雷达信号处理发展历史

1.1 国外研究现状

国外最早在MIMO雷达信号处理领域开始开创性的工作者有New Jersey Institute of Technology的Eran Fishler、Alex Haimovich等人，他们研究的工作主要集中在MIMO雷达的信号建模，从模型中获取我们感兴趣的参数的算法研究（如散射点的散射系数，散射点距雷达的距离等），并从雷达对目标检测性能等方面说明它相对于普通的相控阵雷达所具有的优越性，明确指出了MIMO雷达将是未来雷达发展的一个趋势。几乎在同一时期，MIT Lincoln Laboratory的K. W. Forsythe等人的研究工作也在同步进行，他们的研究工作则主要集中在MIMO雷达的性能优越性的理论证明。同时该实验室的Frank C. Robey也作了大量的实验，通过大量实验证明MIMO雷达相比传统的雷达有许多优点。

目前国外研究MIMO雷达的著名机构有美国的佛罗尼达大学(University of Florida)，MIT Lincoln Laboratory、新泽西理工学院（New Jersey Institute of Technology）等。研究的焦点主要集中在有源MIMO雷达波形设计、多通道信号模型、目标检测性能分析、DOA估计性能分析等方面，并取得了巨大的成果，Bliss, D.W. Forsythe, K.W.，率先在理论上证明了MIMO雷达技术在目标角估计、降低旁瓣电平及目标检测性能优于常规雷达。在有源MIMO雷达波形设计方面和DOA估计性能分析

等方面的工作佛罗尼达大学的Jian Li、Yao Xie 及Uppsala University 的Petre Stocia等作了大量的工作，研究的焦点集中在基于Capon算法及稳健的Capon算法、最大释然估计算法在参数估计方面的应用，以及在此研究内容下的检测性能分析，为自适应信号处理在MIMO雷达中应用奠定了基础。

信号检测方面，2006年Eran Fishler等人系统研究了单脉冲条件下MIMO雷达系统目标检测问题，并建立了单脉冲条件下MIMO雷达的窄带目标模型及信号模型，分析比较了该体制雷达于相控阵雷达在高斯平稳随机过程下的单脉冲的检测性能，随后在Eran Fishler等人的工作基础上，Dai进一步分析了MIMO雷达的对杂波加噪声背景中小目标的检测性能分析。

在试验方面Robey, F.C.、Coutts等人利用多重空间-时间编码和多个接收相位中心的波形，以获取提高雷达性能并给出了实验结果，其研究结果发表在2004年的IEEE会议期刊上。

2.1 MIMO雷达国外研究现状

2.2 MIMO雷达国内研究现状

1．MIMO雷达相位误差产生机理

3.1散射中心模型参数估算法

3.2MIMO雷达相位校正方法研究

2．本文研究工作和研究方案

参考文献

MIMO雷达最大的优点是能对抗雷达散射截面（RCS, Radar cross section），提高雷达对感兴趣目标检测能力。而在传统雷达体制中，目标的闪烁被认为是有害的，

产生的RCS起伏会降低雷达的性能。科学研究表明：目标相对于雷达距离和方位的微小变化都可能会引起回波能量的剧烈起伏，即使千分之一的弧度角方位变化都可能导致回波能量10dB以上的剧烈变化。目标回波引起的剧烈衰落造成了系统性能的急剧下降。克服这一问题的方法有2种，第一是采用阵元间隔很近的最大化相干处理系统，第二种是采用分集技术，如空间分集，频率分集等等。其中采用空间分集技术的雷达即是所谓的MIMO雷达。该雷达系统结合了多信号技术和阵列技术，具有很多优点，如能够形成大的虚拟阵列孔径，能同时完成对目标检测和跟踪，以及利用空间分集对抗目标 RCS闪烁等，有着广泛的应用前景。其中，利用空间分集对抗目标的RCS闪烁受到了广泛的关注。因为目标回波是由具有不同相位的大量散射体的子回波叠加而成，所以当从不同角度照射目标时，子回波的叠加方式是不同的。如果用随机变量描述子回波，那么从不同角度观测雷达就有可能得到彼此相互统计独立的回波成分。在MIMO雷达系统中，位于不同位置的发射阵元发射相互正交的信号，接收机利用正交性分离来自不同观测角度的回波。如果这些回波相互统计独立，那么它们同时出现衰落的概率很小。因此，MIMO雷达可以合并这些回波以抑制目标的“闪烁”，进而提高检测性能。在MIMO体制基础上发展的MIMO-SAR（多输入多输出合成孔径雷达）等雷达则可以实现雷达的多功能化。对于通常的SAR成像雷达而言，其实现的功能很单一。将MIMO体制和SAR成像雷达有效的结合，可以扩大雷达的功能。对于通常的SAR成像雷达而言，只是采用单一信号，顺序地作单点观测。而将MIMO体制和SAR相结合则增加了SAR雷达的空、时、极化和自由度。可充分利用多发多收体制提供了更多的自由度实现运动目标检测、进行波束形成解模糊、干涉测高、海表流速测量等一系列重要功能，并在复杂的环境中实时地监测有用的军事目标。通过MIMO体制从多角度观测目标，从而更详细地展示了目标特性，为后续的目标识别处理提供更多的信息。实现了雷达的多功能化是今后雷达发展的趋势。我们充分利用多发多收体制提供了更多的空间自由度实现运动目标检测、干涉测高、海表流速测量等一系列重要功能，使我们可以在复杂的环境中实时地监测有用的军事目标。通过MIMO体制和SAR雷达的结合，大大地增强了现有雷达的功能。