【正文】 器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化和智能化。，運(yùn)行GprMax2D，模擬計(jì)算，仿真完全結(jié)束后，生成二維模擬幾何圖（圖31），生成二維模擬數(shù)據(jù)剖面圖（圖32）。 GPRMAX模擬探地雷達(dá)二維模型模擬一個(gè)幾何模型：設(shè)土壤為非磁性均勻介質(zhì)，相對(duì)介電常數(shù)=，電導(dǎo)率=；目標(biāo)體是理想導(dǎo)體，；；網(wǎng)格大小為[,]。要獲得在給定時(shí)間特定模型區(qū)域的電磁場(chǎng)信息，用下面的命令：snapshot: i1 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 file1 c1i1 是全局源位置的計(jì)數(shù)器，值在1和analysis:第一個(gè)參數(shù)值的中間，f1 f2是左下角坐標(biāo)，f3 f4是右下角坐標(biāo)，f5 f6是x、y方向上的取樣間隔，f7表示取snapshot點(diǎn)的時(shí)間或者迭代次數(shù)，flie1是存儲(chǔ)snapshot的文件名，c1 為a或者b表示snapshot文件為ASCII或者BINARY。否則激勵(lì)源將完整的模擬且f4會(huì)被時(shí)間窗的值代替；rx： f1 f2 f1和f2是接收點(diǎn)的坐標(biāo)（x，y）；rx_box： f1 f2 f3 f4 f5 f6其中，f1 f2表示輸出區(qū)域的左下角坐標(biāo)，F(xiàn)3，f4表示輸出區(qū)域的右上角坐標(biāo)，f5，f6是每個(gè)方向上輸出點(diǎn)的步長(zhǎng)。end_analysis：與analysis：成對(duì)出現(xiàn)；tx: f1 f2 str1 f3 f4 其中，f1 f2 是模型中源的坐標(biāo)，str1是源ID，f3是源延時(shí)，f4是去除源的時(shí)間。pml_layers:i1。messages:c1 控制軟件運(yùn)行時(shí)屏幕上的輸出信息?？偟牡螖?shù)和模擬時(shí)間窗口： ()number_of_media: i1 i1大于10，因?yàn)镚prMax2D只初始化了10個(gè)介質(zhì)的使用空間。time_step_stability_factor:用來修改GprMax2D的△t的值。dx_dy: f1 f2 表示x和y軸上的偏移量(如△x、△y)。坐標(biāo)原點(diǎn)為（0,0），它在模型的左下角。 所有關(guān)于頻率的參數(shù)單位是赫茲252。 所有關(guān)于空間的參數(shù)單位是米252。模型中收發(fā)天線的起始位置坐標(biāo)及掃描道數(shù)。用來說明模型中介質(zhì)的一些特性以及埋于介質(zhì)中的目標(biāo)物體。描述被掃描的模型，就是模型的規(guī)模及掃描的離散步長(zhǎng)。輸入文件要包括模型的所有必要信息，每一個(gè)有效命令行都以開頭，否則命令行無效。啟動(dòng)后輸入輸入文件的路徑，格式正確的話，軟件將自動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，否則自行終止。167。 引言GprMax是由Antonis Giannopoulos教授研發(fā)的，以FDTD（時(shí)域有限差分）為基礎(chǔ)的探地雷達(dá)正演模擬工具，其中，GprMax2D用于二維探地雷達(dá)正演模擬，GprMax3D用于探地雷達(dá)三維正演模擬。最后，基于AR模型提出了一種譜估計(jì)的MIMO雷達(dá)成像超高旁瓣抑制算法，可以有效改善頻譜缺失情況下成像結(jié)果的旁瓣性能。首先基于空間頻譜支撐區(qū)變形原理，提出了MIMO雷達(dá)成像旁瓣抑制算法—SRSR算法，它不損失分辨率且簡(jiǎn)單、有效。BP算法和RM算法都是為了重建目標(biāo)圖像，而不能解決成像系統(tǒng)固有的高旁瓣和分辨率受限的問題。而后根據(jù)相位中心近似原理，進(jìn)行了MIMO雷達(dá)天線陣列設(shè)計(jì)，進(jìn)而基于均勻等效線陣處理提出了MIMO雷達(dá)UELARM算法。結(jié)合 MIMO雷達(dá)陣列設(shè)計(jì)，在SAR RM算法的基礎(chǔ)上，從空間譜域角度對(duì)MIMO雷達(dá)成像算法進(jìn)行了研究。 而后， 基于時(shí)延曲線校正原理，提出了一種能夠大大降低標(biāo)準(zhǔn)BP算法運(yùn)算量的MIMO雷達(dá)TCCBP算法。 算法綜述MIMO雷達(dá)成像由于其復(fù)雜的多收發(fā)陣列結(jié)構(gòu)而很難直接應(yīng)用現(xiàn)有的許多常用成像算法，因而需要探尋合適的 MIMO 雷達(dá)成像算法。 信號(hào)模型設(shè)第i個(gè)發(fā)射陣元的發(fā)射信號(hào)為，為基帶波形，為載頻。信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)為：（）為提高發(fā)射信號(hào)的正交性，應(yīng)當(dāng)是互相關(guān)函數(shù)最小。因此，正交多相碼信號(hào)是一種較好的選擇。中心頻率相同的條件下，常用的有二相碼、多相碼和頻率編碼。圖23 MIMO虛擬陣列 發(fā)射波形正交發(fā)射波形關(guān)系到MIMO雷達(dá)能否實(shí)現(xiàn)通道分離，并對(duì)虛擬陣列的角度分辨能力、目標(biāo)的距離和多普勒分辨能力都有一定的影響。這種集中的收發(fā)分置結(jié)構(gòu)稱為“偽單基”結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和自由度。定義發(fā)射陣列導(dǎo)向矢量和接收陣列導(dǎo)向矢量分別為：= ()= ()則：v= ()由式（）知，由發(fā)射陣列和接收陣列的陣元位置卷積構(gòu)成的大孔徑陣列稱為虛擬陣列。假設(shè)一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)位于遠(yuǎn)場(chǎng)處，由第i個(gè)發(fā)射陣元發(fā)射的信號(hào)，到達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)，反射到第j個(gè)接收陣元，經(jīng)過的相對(duì)時(shí)延為（相對(duì)于發(fā)射陣列和接收陣列的參考點(diǎn)）：（）其中，（）是發(fā)射相對(duì)時(shí)延，（）是接收相對(duì)時(shí)延，因此，（）又稱為雙程相對(duì)時(shí)延。 圖21 MIMO雷達(dá)陣列結(jié)構(gòu)圖22 MIMO雷達(dá)接收機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)NT，NR分別為發(fā)射陣列和接收陣列的陣元位置矢量：() ()其中，（i=1,2，…，NT）為第i個(gè)發(fā)射陣元在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。NT個(gè)發(fā)射陣元發(fā)射的波形相互正交，接收陣元采用匹配濾波器組分離接收，因而總共形成NTNR個(gè)“發(fā)射接收”通道。 167。MIMO雷達(dá)的收發(fā)陣列同為線陣且相互垂直，根據(jù)空間卷積原理，雙線陣可以形成等效面陣，進(jìn)而利用窄帶發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)二維實(shí)時(shí)成像，大大減少了物理天線陣元數(shù)目。韓興斌等研究了基于MIMO雷達(dá)體制的分布式多通道雷達(dá)成像問題，對(duì)多通道雷達(dá)的空間譜域支撐區(qū)分布情況進(jìn)行了描述，對(duì)MIMO雷達(dá)的成像性能和陣元位置誤差進(jìn)行了分析，針對(duì)簡(jiǎn)單的收發(fā)陣列共直線排布構(gòu)建了MIMO雷達(dá)二維成像模型，分別利用寬帶發(fā)射信號(hào)和MIMO陣列實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的單次“快拍”成像。Xu和Roberts 等本質(zhì)上都是在探討MIMO陣列信號(hào)處理問題，用于實(shí)現(xiàn) MIMO雷達(dá)的多目標(biāo)分辨與定位。在成像方法方面，Xu等進(jìn)行MIMO雷達(dá)成像時(shí)借助自適應(yīng)超分辨譜估計(jì)方法，利用GLRT來確定目標(biāo)數(shù)目，分別研究了Capon、APES等自適應(yīng)技術(shù)存在和不存在陣列校正誤差情況下的分辨性能和抗干擾能力。因此，MIMO雷達(dá)的等效陣列孔徑可以理解為空間意義上的合成孔徑。MIMO 雷達(dá)成像劃歸于二者兼有的成像技術(shù)。ARTINO 是一種三維成像雷達(dá)，分別利用平行于雷達(dá)平臺(tái)航向的合成孔徑、垂直于航向的線性陣列及下視的寬帶信號(hào)所提供的三個(gè)方向分辨率來獲得目標(biāo)的空間分布信息。合成孔徑成像技術(shù)的典型代表是SAR 和ISAR。雷達(dá)成像技術(shù)大體上可以分成三大類：實(shí)孔徑成像技術(shù)、合成孔徑成像技術(shù)和二者兼有的成像技術(shù)。MIMO雷達(dá)采用這種波形分集技術(shù)，從而具有傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，包括突破陣元間距半波長(zhǎng)限制、較高的系統(tǒng)自由度以及空間全覆蓋特性等。圖124 MIMO雷達(dá)概念的實(shí)現(xiàn)形式第二章 陣列成像算法概述167。由于緊湊式MIMO雷達(dá)的多通道回波數(shù)據(jù)不是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，可聯(lián)合進(jìn)行相干信號(hào)處理，從而完成數(shù)字波束形成、參數(shù)估計(jì)等功能。緊湊式MIMO雷達(dá)的研究以林肯實(shí)驗(yàn)室和Li、Stoica 等為主。為得到統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的目標(biāo)回波，可將發(fā)射天線陣、接收天線陣，或收發(fā)天線陣同時(shí)在空間分布式配置來對(duì)目標(biāo)形成空間分集。由于全部回波基本不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)深度衰落，從而通過非相干積累來克服目標(biāo)的RCS起伏，提高雷達(dá)檢測(cè)性能以及對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)能力。分布式MIMO雷達(dá)利用目標(biāo) RCS起伏來改善雷達(dá)的檢測(cè)性能。多基地雷達(dá)中，一般自發(fā)自收，不產(chǎn)生虛擬陣元，各個(gè)雷達(dá)大都獨(dú)立工作，各自信號(hào)處理完成之后再送中央處理器做數(shù)據(jù)融合，而 MIMO雷達(dá)強(qiáng)調(diào)將所有原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合信號(hào)處理。根據(jù)會(huì)議文獻(xiàn)中的MIMO雷達(dá)概念模型(如圖122)，可以總結(jié)出MIMO雷達(dá)概念的基本構(gòu)成（如圖123）。MIMO雷達(dá)尚處于理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，還沒有一個(gè)嚴(yán)格統(tǒng)一的定義表述。MIMO雷達(dá)的布陣方式不再局限于圓陣結(jié)構(gòu)，收發(fā)天線陣分布更加靈活，可以為線陣、圓陣、面陣。受通信 MIMO 技術(shù)、SIAR和泛探雷達(dá)的啟發(fā)，雷達(dá)領(lǐng)域也引入了MIMO雷達(dá)的概念。通信 MIMO技術(shù)指在發(fā)射端、接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線、接收天線，信號(hào)通過發(fā)射端、接收端的多個(gè)天線傳送和接收，以改善用戶得到的服務(wù)質(zhì)量。泛探雷達(dá)要求發(fā)射波束照射較寬廣的覆蓋空間范圍，同時(shí)連續(xù)接收“針束狀”窄波束信號(hào)，即“寬發(fā)窄收”，如圖12所示：圖121 寬發(fā)窄收示意圖MIMO 技術(shù)原本是控制系統(tǒng)的一個(gè)概念，表示系統(tǒng)有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出。 MIMO 雷達(dá)與上世紀(jì) 90 年末提出的泛探(Ubiquitous)雷達(dá)概念在工作原理上有很多相似之處。通常，SIAR采用的布陣方式是發(fā)射天線和接收天線分開放置，一般收發(fā)陣列都是大口徑稀布圓環(huán)陣列形式。SIAR 是為了解決雷達(dá)探測(cè)隱身目標(biāo)并提高抗反輻射導(dǎo)彈能力提出的。 從目前的研究文獻(xiàn)來看，MIMO雷達(dá)概念最早是在本世紀(jì)初提出的。 MIMO雷達(dá)多輸入多輸出（MultipleInput and MultipleOutput，MIMO）雷達(dá)作為一種新興雷達(dá)技術(shù)備受國(guó)內(nèi)外科研人員關(guān)注。圖11 測(cè)試原理圖由上圖可知，脈沖波的行程時(shí)間是：t是電磁波反射信號(hào)的雙程行程時(shí)間，z是目的體的埋深，x是收、發(fā)天線的距離，v是電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。因此，要尋求探地雷達(dá)技術(shù)的新發(fā)展，比較理想的方法是從