频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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巩朋成 著

图书标签:

• MIMO雷达
• 波束形成
• 参数估计
• 频控阵
• 雷达信号处理
• 阵列信号处理
• 雷达系统
• 无线通信
• 优化算法
• 自适应滤波

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030557254

版次：01

商品编码：12289064

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-11-01

页数：168

字数：250000

正文语种：中文

内容简介

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达近年来受到雷达界和相关学术界科研人员的高度关注和研究。《频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计》围绕波形分集、频控阵等带来的新问题，深入地研究MIMO雷达、频控阵MIMO雷达中的波束形成和参数估计，包括MIMO雷达的窄带和宽度波束形成、MIMO雷达的角度和距离估计、频控阵MIMO雷达的波束形成、频控阵MIMO雷达的参数估计。

目录

目录
第1章 绪论 1
1.1 MIMO雷达概述 1
1.2 MIMO雷达的分类与研究现状 3
参考文献 15
第2章 MIMO雷达信号模型及正交波形设计 26
2.1 MIMO雷达信号模型 26
2.2 MIMO雷达正交波形设计的定义 29
2.3 频域迭代的正交波形设计方法 30
2.4 从谱逼近的角度分析CAN方法 30
2.4.1 数学模型 32
2.4.2 基于谱逼近的优化方法 34
2.5 仿真验证与分析 38
参考文献 40
第3章 基于凸优化的窄带MIMO雷达波形优化设计 42
3.1 MIMO雷达发射方向图的定义 43
3.1.1 问题描述 43
3.1.2 简化定义 45
3.1.3 仿真实验与分析 46
3.2 基于SQP的方向图合成 48
3.2.1 方向图匹配设计 48
3.2.2 仿真验证与分析 49
3.3 基于SOCP的方向图合成 51
3.3.1 二阶锥规划 51
3.3.2 全方位MIMO雷达方向图合成 52
3.3.3 旁瓣控制的MIMO雷达方向图合成 54
3.3.4 仿真验证与分析 56
3.4 基于方向图的波形合成 62
3.4.1 波形合成 62
3.4.2 仿真验证与分析 65
参考文献 72
第4章 宽带MIMO雷达波形设计 74
4.1 宽带MIMO雷达发射方向图模型 75
4.2 单向的宽带MIMO雷达波形设计 77
4.2.1 发射方向图合成 78
4.2.2 波形优化设计 80
4.2.3 仿真验证与分析 82
4.3 宽角度的发射方向图合成 88
4.3.1 发射方向图合成 88
4.3.2 仿真验证与分析 90
参考文献 93
第5章 MIMO雷达目标多维参数估计 95
5.1 静止目标DOA估计 96
5.1.1 数据依赖的方法 96
5.1.2 基于稀疏的自适应参数估计 100
5.1.3 仿真验证与分析 109
5.2 运动目标多维参数估计 113
5.2.1 问题描述 114
5.2.2 迭代自适应方法（IAA） 115
5.2.3 一般化的IAA（IAA-R） 116
5.2.4 基于q范数的多维参数估计方法 117
5.2.5 仿真验证与分析 118
参考文献 130
第6章 频控阵MIMO雷达目标参数估计 133
6.1 频控阵方向图 134
6.1.1 频控阵列发射方向图 134
6.1.2 频控阵列方向图仿真分析 135
6.2 基于稀疏迭代的多维信息联合估计 137
6.2.1 频控阵MIMO雷达信号模型 138
6.2.2 基于稀疏迭代的多维参数联合估计方法 140
6.2.3 仿真与分析 142
6.3 基于稀疏的发射波形矩阵设计 148
6.3.1 信号模型 148
6.3.2 FDA-MIMO雷达的发射波束矩阵设计 149
6.3.3 仿真结果 151
参考文献 156

《通信系统导论：理论、设计与应用》 内容概述： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的通信系统基础知识体系，涵盖从信号的产生、传输到接收、处理的整个链条。全书以理论讲解为核心，辅以丰富的工程实践案例，旨在帮助读者理解现代通信系统的基本原理、关键技术以及在实际应用中的挑战与解决方案。本书适合从事通信工程、电子工程、计算机科学以及相关领域的研究生、高年级本科生，以及对通信技术感兴趣的业界工程师。 第一部分：通信系统基础 本部分将从最基础的通信概念入手，为后续内容的学习打下坚实基础。 第一章：通信系统概述 1.1 通信的本质与目的： 探讨信息传递的根本需求，从远古的烽火狼烟到今天的数字洪流，追溯通信发展的历史脉络。阐述通信系统的基本组成部分：信源、信宿、信道、调制解调器、编码解码器等，并分析它们在信息传输中的作用。 1.2 信息度量与熵： 引入信息论的基本概念，定义信息量，讲解信息熵作为衡量信息不确定性的重要指标。通过生动的例子，解释熵在信息压缩和信道容量中的意义。 1.3 通信系统的分类： 按照不同的标准对通信系统进行分类，例如：模拟与数字通信、基带与带通传输、单工、半双工与全双工通信、无线与有线通信、有线电视、数据通信、移动通信、卫星通信等。 1.4 通信系统的性能指标： 介绍评估通信系统性能的关键指标，包括：速率（比特率、波特率）、带宽、信噪比（SNR）、误码率（BER）、延迟、可靠性、频谱效率、能量效率等。对这些指标进行深入解析，并探讨它们之间的权衡关系。 第二章：信号与频谱 2.1 信号的表示方法： 介绍连续时间信号和离散时间信号的定义与表示，包括波形图、序列、函数表示等。 2.2 傅里叶级数与傅里叶变换： 深入讲解傅里叶级数和傅里叶变换的原理，阐述其如何将时域信号分解为不同频率的正弦和余弦分量。详细分析周期信号和非周期信号的频谱特性，揭示信号的频率构成。 2.3 傅里叶变换的性质： 梳理傅里叶变换的线性、时移、频移、卷积、微分、积分等重要性质，并解释这些性质在信号处理中的应用，例如滤波、解调等。 2.4 功率谱密度与能量谱密度： 定义和计算功率谱密度（PSD）和能量谱密度（ESD），分析它们如何描述信号在不同频率上的能量或功率分布，为信号分析和系统设计提供依据。 2.5 采样定理（奈奎斯特定理）： 详细阐述采样定理，解释其在将连续信号转换为离散信号过程中的关键作用，包括采样频率的选择、奈奎斯特频率的概念，以及欠采样和过采样的后果。 2.6 信号的幅度、相位和频率调制： 介绍模拟调制的基本原理，包括调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM），分析它们的调制过程、频谱特性和各自的优缺点。 第二部分：数字通信理论 本部分将重点关注数字通信的核心理论，这是现代通信系统的基石。 第三章：数字基带传输 3.1 数字信号的表示： 介绍数字信号的编码方式，包括单极性、双极性、归零、不归零等码型的特性及其在时域和频域的表现。 3.2 线性均衡技术： 讲解在有损信道中克服码间串扰（ISI）的必要性，详细介绍线性均衡器（如T型均衡器、决策反馈均衡器）的设计原理、工作方式以及性能评估。 3.3 最佳接收器（维纳滤波器）： 引入最优估计的思想，推导维纳滤波器的表达式，分析其如何最小化均方误差，从而在噪声和失真存在的情况下实现最佳的信号估计。 3.4 最佳性能的判决（最大似然判决）： 阐述在已知信道模型和噪声统计特性的情况下，如何选择最佳的判决规则来最大化正确判决的概率，并介绍其与最大后验概率（MAP）判决的关系。 第四章：信道编码与纠错 4.1 差错的来源与类型： 分析通信过程中可能出现的各种噪声源（热噪声、散粒噪声、干扰等）以及信道失真（衰落、多径传播等），并介绍常见的差错类型（随机错误、突发错误）。 4.2 编码的基本概念： 介绍编码的基本目的——提高通信的可靠性，降低误码率。定义码字、码率、汉明距离等基本概念。 4.3 线性分组码： 详细讲解线性分组码的设计原理，包括生成矩阵、校验矩阵、译码方法（如伴随式译码、最小距离译码）等。介绍常见的线性分组码，如汉明码、BCH码、里德-所罗门码。 4.4 卷积码： 讲解卷积码的编码结构，包括卷积编码器、状态图、码树、码格。介绍维特比译码算法，这是卷积码最常用的高效译码算法。 4.5 Turbo码与LDPC码： 深入探讨现代高效率纠错码，如Turbo码（迭代译码）和LDPC码（稀疏校验矩阵），分析它们的编码结构、译码原理以及接近香农限的优异性能。 第五章：数字带通传输 5.1 数字调制技术： 介绍常见的数字带通调制方式，包括： 幅度键控（ASK）： 原理、性能分析、应用场景。 移频键控（FSK）： 原理、性能分析、相干与非相干解调。 相移键控（PSK）： 相干PSK（BPSK、QPSK）、非相干PSK。 正交振幅调制（QAM）： 介绍QAM的原理，如何通过组合幅度和相位来提高传输效率，分析不同阶数的QAM（如16-QAM, 64-QAM）的性能。 5.2 信号星座图： 讲解信号星座图的作用，如何直观地表示不同调制方式下的信号点及其能量、相干性要求。 5.3 最佳接收器与最小距离判决： 在带通传输场景下，如何根据信号星座图和噪声特性设计最佳接收器，并使用最小距离判决来区分不同的信号点。 5.4 接收端载波同步与定时同步： 阐述在接收端实现载波和时钟同步的重要性，介绍常用的同步技术，如Gardner定时同步、PLL（锁相环）载波同步等。 第三部分：通信系统设计与应用 本部分将把理论知识应用于实际的通信系统设计，并探讨不同类型的通信系统。 第六章：多用户通信与多址技术 6.1 多址技术概述： 介绍多址技术在允许多个用户共享通信资源时的关键作用。 6.2 频分多址（FDMA）： 原理、优点、缺点、应用。 6.3 时分多址（TDMA）： 原理、优点、缺点、应用。 6.4 码分多址（CDMA）： 原理、扩频序列、伪随机序列、优点、缺点、应用。 6.5 正交频分复用（OFDM）： 深入讲解OFDM的原理，如何将高速数据流分解为多个低速数据流在正交的子载波上传输，以对抗多径衰落。介绍IFFT/FFT在OFDM中的作用。 6.6 空分多址（SDMA）初步： 介绍利用空间资源进行多址的思想，为后续介绍MIMO技术做铺垫。 第七章：无线通信系统 7.1 无线信道特性： 详细分析无线信道与有线信道的差异，包括： 衰落： 慢衰落、快衰落、平坦衰落、频率选择性衰落。 多径传播： 延迟扩展、相干带宽、相干时间。 阴影效应： 远距离传播损耗。 瑞利衰落与莱斯衰落模型： 介绍常用的无线信道衰落模型。 7.2 分集技术： 介绍通过多种方式获取独立或近似独立的信号副本，以抵抗衰落的技术，包括： 频率分集、时间分集、空间分集： 原理与实现。 最大比合并（MRC）、选择合并（SC）： 介绍不同合并策略的性能。 7.3 扩频通信： 再次深入探讨扩频通信的原理，包括直扩（DSSS）和跳频（FHSS），分析其在抗干扰、保密和多址接入方面的优势。 7.4 移动通信系统概述： 介绍蜂窝移动通信系统的基本架构，包括基站、移动交换中心、小区划分、切换（handoff）等概念。 7.5 现代无线通信标准简介： 简要介绍2G、3G、4G、5G等移动通信系统的关键技术演进和特点。 第八章：现代通信系统实践 8.1 软件定义无线电（SDR）： 介绍SDR的概念，利用软件实现通信功能，提升系统的灵活性和可重构性。 8.2 认知无线电（CR）： 探讨CR的概念，允许无线设备动态地感知其周围环境并调整其传输参数，以更有效地利用频谱。 8.3 通信系统仿真： 介绍使用MATLAB、Simulink等工具进行通信系统仿真的方法和重要性，用于系统设计、性能评估和算法验证。 8.4 数据压缩技术： 简要介绍数据压缩在通信系统中的作用，包括无损压缩和有损压缩的基本原理（例如Huffman编码、DCT变换等）。 8.5 信息安全与加密： 介绍通信安全的基本概念，包括对称加密、非对称加密、数字签名等，以及它们在保护通信内容完整性和机密性中的作用。 结论： 《通信系统导论：理论、设计与应用》通过由浅入深的讲解，系统地介绍了通信科学与工程领域的核心知识。本书不仅强调理论的严谨性，更注重理论与实践的结合，通过丰富的案例分析，帮助读者将抽象的数学模型转化为具体的系统设计。本书致力于培养读者分析和解决通信系统问题的能力，为他们在日益复杂和快速发展的通信技术领域打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种科技感十足、严谨专业的印象，银灰色调的背景搭配简洁明了的标题字体，仿佛预示着这是一部深入探讨前沿雷达技术的学术著作。我是一名对雷达系统颇感兴趣的在读博士生，在选择研究方向时，对MIMO雷达的波束形成技术一直充满好奇。尤其听说这本书在“频控”这个前沿概念上有所涉猎，这让我对接下来的阅读充满了期待。我希望这本书不仅能提供扎实的理论基础，更能结合实际的工程应用，例如在目标跟踪、环境监测等方面的案例分析，让我能够更好地理解波束形成在复杂电磁环境下的适应性和鲁棒性。此外，如果书中能对不同类型的MIMO雷达阵列结构，如共形阵、稀疏阵等，在频控波束形成方面的优缺点进行对比分析，那就更具参考价值了。我还会特别关注书中关于参数估计部分的阐述，特别是针对杂波抑制、动目标显示（MTI）以及目标参数（如距离、速度、角度）的高精度估计技术。我期待的不仅仅是理论的堆砌，更希望能够看到一些经过数学推导和仿真验证的先进算法，以及它们在实际系统设计中可能遇到的挑战和解决方案。总而言之，我希望这本书能成为我深入理解和掌握频控MIMO雷达核心技术的有力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本《频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计》的书名，乍一看就充满了令人兴奋的学术挑战。我是一名对信息论和信号处理理论着迷的研究生，特别是对那些能够突破传统限制、引入新颖思想的技术领域。MIMO雷达本身就是一种非常有吸引力的体制，而“频控”这个关键词，让我联想到是否可以通过对激励信号的频率进行巧妙设计，来更有效地控制波束的指向和形状，从而在空间维度上实现更精细的信号操控。我猜想书中可能会涉及一些先进的优化算法，例如基于凸优化的波束形成方法，或者利用机器学习来预测和调整最优的频控参数。在参数估计方面，我尤其关注如何利用MIMO雷达的丰富观测数据，结合频控的优势，来解决诸如目标角度模糊、多径效应等难题，并实现超分辨的目标检测和参数估计。例如，书中是否会介绍一些基于统计信号处理的参数估计算法，或者基于信息论的参数估计下界分析？我期望这本书能够提供严谨的数学推导，清晰的理论框架，并且能够引导读者深入思考相关问题的本质。如果书中还能涉及到一些前沿的研究动态，或者对未来发展方向进行展望，那就更完美了，这样可以激发我的研究灵感。

评分☆☆☆☆☆

作为一个拥有多年雷达研发经验的工程师，我总是渴望接触能够拓宽视野、提升技术深度的新书籍。当我看到《频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计》这个书名时，脑海中立刻浮现出许多关于雷达系统设计和性能优化的思考。MIMO雷达以其独特的分集和复用增益，在提高雷达的探测能力和分辨率方面展现出巨大的潜力，而“频控”这个概念的引入，更是为波束形成技术打开了新的维度，或许能够有效解决传统波束形成中的一些固有难题。我特别感兴趣的是书中会如何阐述频控技术与MIMO架构的结合，例如如何通过调整不同阵元的天线单元的激励频率来实现波束的灵活指向和形状控制，以及这种控制对系统整体性能（如角度分辨率、旁瓣抑制）带来的提升。在参数估计方面，我期待看到书中能够深入探讨如何在高杂波背景下，利用MIMO雷达的分布式特性和频控能力，实现对目标的精确、可靠估计。这可能涉及到高级信号处理技术，比如稀疏表示、机器学习在目标建模和参数提取中的应用，甚至是一些新型的估计理论。我希望书中能够提供清晰的数学推导，易于理解的算法流程，并能够通过仿真结果来佐证理论的有效性。此外，如果书中能探讨一些实际工程中的权衡，比如硬件实现的复杂度、计算资源的消耗等，也会非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

从书名《频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计》来看，这是一本非常专注于特定领域的前沿技术著作。我是一名对现代雷达系统发展史和技术趋势比较关注的业余爱好者，虽然没有直接的专业背景，但对雷达在军事、民用等领域的应用充满兴趣。MIMO雷达的出现，在我看来是雷达技术的一次重要革新，它通过灵活的信号设计和阵列配置，极大地提升了雷达的探测性能。而“频控”这个概念，我理解为是对传统波束形成方式的一种拓展，或许能够实现更精准、更动态的波束控制。我希望这本书能够用相对易懂的方式，解释频控MIMO雷达的基本原理，例如它与传统相控阵雷达、全数字MIMO雷达的区别和优势。在波束形成方面，我希望看到书中能够阐述如何通过调整频率来实现波束的扫描、聚焦，以及如何生成特定形状的波束来适应不同的探测场景。关于参数估计，我期待书中能够介绍一些先进的技术，来提高雷达对目标信息的获取精度，例如如何区分密集目标、抑制干扰等。如果书中能够穿插一些雷达发展史上的里程碑事件，或者介绍一些著名的MIMO雷达系统，那样会更有趣，也能让我对这本书所介绍的技术有更宏观的认识。

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这本书的标题《频控阵MIMO雷达波束形成与参数估计》，精准地指向了当前雷达技术领域几个非常关键和具有挑战性的研究方向。我是一名在高校从事雷达信号处理教学和科研的教师，一直以来，我都在寻找能够系统性阐述MIMO雷达核心技术，尤其是结合了新兴概念（如频控）的优秀教材或专著。MIMO雷达在提升雷达系统的空间分辨率、灵活性以及抗干扰能力方面具有显著优势，而“频控”技术有望进一步突破现有技术的瓶颈，实现更高效的波束管理和更精细的参数测量。我期待这本书能够深入剖析频控阵MIMO雷达的理论基础，包括其独特的工作原理、阵列设计原则，以及频控信号的产生与控制机制。在波束形成部分，我希望书中能够涵盖先进的波束形成算法，例如基于最优准则的波束设计，以及如何利用频控技术来实现自适应的波束控制，以应对复杂多变的电磁环境。在参数估计方面，我非常关注书中是否能够提供一种理论框架，用于描述和分析在频控MIMO雷达体制下，如何实现对目标距离、速度、角度以及其他散射特性的高精度、低偏差估计。这可能涉及到一些现代统计信号处理方法，如最大似然估计、贝叶斯估计，甚至是机器学习与传统方法的结合。我希望这本书能够成为我备课和指导学生进行相关研究的宝贵参考资料，能够提供坚实的理论依据和开阔的研究思路。