《基於MIMO的UWB雷達感測網組網機理與成像方法研究》是依託南京理工大學，由宋耀良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於MIMO的UWB雷達感測網組網機理與成像方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋耀良
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超寬頻雷達感測網（UWB-RSN）具有全天候、超分辨成像和反隱身等特點，是當今雷達發展的主要方向，但採用傳統方法進行UWB-RSN組網，存在超量通信、覆蓋範圍受限和無法採用GPS精確定位等科學問題。本項目根據UWB信號和MIMO雷達的特點、融入雷達感知與自組網思想，提出了一種基於MIMO的UWB-RSN自組網新方法，並通過研究UWB-RSN網路構建、信號處理和信息融合等方法，解決RSN組網站點定位和目標成像面臨的難題。主要研究內容包括：UWB-RSN站點感知、識別、定位和通信的自組網方法；實現距離拓展、方位掃描、雜波和直達波抑制的MIMO雷達正交UWB信號多波束成形與掃描技術；目標精確點位、多目標成像、態勢估計和運動補償等信息融合理論與算法等。力爭在UWB-RSN自主組網機理、關鍵技術解決方法和信號處理技術等方面取得創新性成果，為UWB-RSN自組網體制的建立和實用系統研製奠定理論基礎。
結題摘要
超寬頻雷達感測網（UWB-RSN）具有全天候、超分辨成像和反隱身等特點，利用傳統方法進行UWB-RSN組網存在超量通信、覆蓋範圍受限和無法採用GPS精確定位等科學問題。本項目根據UWB信號和MIMO雷達的特點，研究了統計MIMO-RSN系統架構、正交波形設計、統計MIMO雷達信號處理流程、 MIMO-RSN定位、數據安全通信和信息融合成像等關鍵問題。首先，根據自主組網的特點，在MIMO-RSN架構設計方面提出了基於單發多收站點（MISO）的單元雷達結構、多個單元站點信息共享，自主進行信號處理的新MIMO-RSN系統架構。並在此基礎上，著重研究了UWB-RSN信道及目標建模的機理，闡明了UWB-RSN信道建模基本方法，給出了MIMO-RSN三維空間信道模型。其次，研究了MIMO-RSN系統正交波形的設計方法，提出了基於OFDM-LFM、混沌跳頻和基於Costas序列的多Morlet小波組合的最佳化正交波形設計新方法，分析了這些波形的自相關、互相關特性及模糊特性，驗證了信號的正交性及性能特性。接著，對MIMO-RSN信號處理的流程及關鍵性的UWB信號的數字波束成形問題進行了深入的研究。在對基於插值的分數時延傳統方法分析的基礎上，著重研究了基於雙通道微分採樣的Hermite插值分數延時濾波器和基於級數展開的多通道並行插值的UWB信號波束成形新方法，分析了這些新方法在幅頻、相頻和群延時等方面的優異性能，並就稀疏布陣的最佳化問題展開了討論。隨後，對UWB-RSN站點定位問題進行了研究，探討了RSN站點最佳化布站方法，分析了目標定位誤差問題。並在此基礎上，研究了多站點信息融合成像的方法，通過實例仿真，驗證了MIMO-RSN在區域監視監測方面的可行性。最後，根據組網的需求，研究了基於量子通信理論的多站點安全通信問題。提出了基於量子模糊承諾的MIMO-RSN身份驗證方法、基於量子隱寫術的計算安全比特承諾協定和採用糾纏私鑰實現多方量子隱蔽通信的多站點通信方案。 項目的研究闡明了UWB-RSN系統架構、組網方式、信號處理和安全通信面臨的關鍵問題。為UWB-RSN體制的建立和實用系統研製奠定理論基礎。
