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MIMO雷达基础理解 多输入多输出（Multiple-input Multiple-output）雷达的概念由Fishie于2004年首次提出。并不是说MIMO技术是从2004年才开始，而是FIshie第一次将MIMO通信的空间分集观点引入到了雷达中。 基于多阵元天线，MIMO雷达采用M个通道发射相互正交的信号，多波形信号在空间保持独立，经过目标的散射，被N个接收阵元接收，每个阵元都采用M个匹配滤波器对回波进行匹配，从而可以得到M*N个通道的回波数据。 可以看出形成的观测通道数（M*N）可以成倍与物理阵元数（M+N），但由于发射的信号为正交信号，则无法像相控阵那样通过波束形成在空间功率合成了，从而发射波束的主瓣增益将降低1/M。 天线阵在空间的分布不同就发展出了二种主要的体制：统计MIMO雷达和相参MIMO雷达。 统计MIMO雷达（分布式） 发射阵在空间散布，目标回波是有大量散射体的回波叠加而成，接收机利用正交性分离出不同位置的回波，这些回波认为是相互统计独立的，目标发射信号功率近似稳定，这对目标检测是有益的，可以有效克服由目标闪烁导致的雷达性能下降。 相参MIMO雷达（紧凑式） 发射/接收阵元在空间上分布紧凑，这个紧凑是指天线阵元的间距在发射信号的波长量级时，远场目标回波对于收发天线阵是相关的。 相参MIMO雷达又可以分为单站和双站，单站大家好理解；双站是说收、发分别紧凑配置，收发之间满足双站雷达的条件。 对于相参MIMO雷达，各发射和接收单元的位置是已知的，对接收端匹配滤波后的MN个输出信号进行移相相加，可以在一个或多个方向上形成波束。

多目标跟踪雷达的基本原理与要素 多目标跟踪雷达的原理可以参考下图。在自适应滤波与增益确定的地方与单目标跟踪流程相同。整体是一个递推的过程，每一时刻雷达接收到的目标回波后，将这些回波与之前已经确定的目标航迹进行数据关联，没有进入跟踪门的目标回波认为是新目标的回波，并建立新的航迹用于下一时刻的数据相关。在本时刻相关上的目标航迹通过自适应滤波，对目标下一时刻的位置进行预测，并将本次的目标回波进行滤波后输出。在数据关联更新和滤波的过程中确定目标变化增益。当航迹没有被新的目标回波更新时，使用预测值对其进行更新，当较长一段时间没有被更新时，认为该条航迹的目标已经超出视野，该条航迹作废。 因此多目标跟踪雷达的基本原理还有跟踪波门的控制，航迹起始，数据关联，航迹撤销等。 1、 跟踪波门机制 是指多目标跟踪过程中对每条航迹划分的跟踪范围的确定，跟踪波门可每时刻变化，它的中心位置始终在被跟踪目标上一时刻预测的位置。 跟踪波门机制的主要目的为： 1） 确定跟新数据：当观测到目标回波根据跟踪波门机制被认定为某一航迹的回波时，利用这一新观测到的目标回波更新航迹数据。但一般可能有多个回波同时落入一条航迹的跟踪波门范围内，因此在跟踪波门内的所有候选回波均有可能是真实的目标回波，并用来更新目标的状态。具体使用哪个回波与采用“最近邻”和“全邻”等相关算法有关。 2） 建立新的临时航迹：当某时刻观测到的回波不能与之前任何一个已经建立的航迹相关时，这时，这些回波可能是雷达观测范围内新出现的目标的回波或者是其他原因造成的虚警，可以用这些新的回波建立新的临时航迹。若该目标回波在观测一定时间内，不能形成稳定的目标航迹则认为该临时航交所虚警并撤销该条航迹。 2、 航迹关联 航迹关联过程是将本时刻接收到的所有回波与所有已知航迹进行目标关联，判断多个回波都是属于哪一个目标航迹的过程。航迹关联过程多目标跟踪的另一个核心部分。 通过跟踪波门机制可粗略的进行联合。但在多目标回波的环境下，特别是两目标轨迹相近或者交错时，目标回波难以区分，不能断定回波属于哪个目标航迹。此时，可能多个目标回波位于同一个航迹跟踪波门内，也可能只有单个目标回波却被划到多个跟踪波门内。最邻近法计算简单，易于编程实现。但在目标密集的环境或杂波干扰的环境下，使用效果不是很好。对于那些目标轨迹相近或者轨迹交叉的目标来说，离航迹统计距离最小的回波不一定就是目标航迹的回波，因此该方法在实际使用时很可能会出现跟踪错误或丢失目标的现象。 3、 航迹起始和航迹撤销 航迹起始是航迹的初始化的过程。一般经过上述目标关联剩下的目标回波，既不能与已知目标航迹相关的目标回波，本身需要进行回波之间的关联，关联后确定为新的目标航迹的初始位置，并认为此时是临时航迹。一旦形成新的临时航迹，则需采用一定规则来确认是目标，而非虚警。常用的方法有当N次扫描中能进行M次相关时（M<N）确定航迹起始的方法和基于后验概率的决策方法等。 航迹撤销是清除多余目标航迹或假目标航迹的一种决策方法。当被跟踪的目标逃离跟踪范围或者被判定为虚警目标时，每时刻不能被录取到目标回波更新，为避免存储和计算的冗余，跟踪系统必须做出撤销航迹的决定。和航迹起始的方法相同，常用的方法有N次扫描中能进行M次相关时（M<N）确定航迹起始的方法和基于后验概率的决策方法等。

雷达搜索过程的多目标跟踪雷达技术 关于复杂目标环境下的单目标跟踪方面的理论已经十分完善。现在复杂环境下的目标跟踪会造成交叉、分叉。因此该算法在工程中的应用较少，目前最优贝叶斯算法和多假设法被认为是数据互联的最优方法，国内外许多的先进雷达系统都采用了此算法。 多目标跟踪技术为目标状态估计和航迹管理两个方面。前一方面，负责提供跟踪目标的运动轨迹预测估计；后一方面负责雷达回波与航迹配对的关系以及航迹的建立和撤销。对于滤波器设计方面，不紧要考虑滤波器能适应匀速运动目标，而且还要适应变速或机动的目标。 由于航迹关联中测量值与航迹的关联，需要知道上一时刻对本时刻目标到达的位置的预测，如果预测错误，那么下一时刻雷达的测量值与航迹要正确关联几乎是不可能的。因此目标状态估计是多目标跟踪技术中的核心问题，正确建立目标模型是首要考虑的问题。 目前看来，对跟踪主要的负面影响包括杂波和虚警，在不能有效去除这些干扰的情况下。杂波和虚警会干扰跟踪的正确性。因此，当观测的来源不能确定时，必须在进行目标状态估计之前，将本次观测量与其他的数据建立航迹关联。 目标状态估计的目的就是将雷达本周期探测到的多个目标的回波建立或关联到多个目标的航迹，并进行噪声滤除，根据历史数据和本次的航迹更新的数据，预测下一雷达接收回波出现的位置。