大量电子设备的使用与复杂非均匀时变的地理环境，雷达工作环境日趋复杂，严重影响了微弱目标的探测性能。相比传统相控阵雷达，认知多输入多输出（MIMO）雷达可依据不同探测环境与任务需求，控制发射波形，按需分配空域能量，灵活设计发射波束，并在接收端进行回波分离处理，能够有效提升复杂电磁环境下杂波和干扰的抑制能力，已成为当前雷达领域研究的国际前沿与热点。本书较为系统、深入地论述了MIMO雷达认知波形设计理论与方法，主要包括正交认知波形设计、MIMO雷达认知发射波束赋形、MIMO雷达认知发射-接收联合设计等。本书概念阐述清楚、内容较为丰富、系统性强。本书介绍了认知MIMO雷达的基本概念、MIMO雷达认知波形设计建模、优化理论和仿真实验等;重点研究了MIMO雷达下基于局部加权自与互相关积分/峰值旁瓣电平准则的正交波形设计、基于方向图积分/峰值旁瓣电平或者模板匹配误差准则的空时发射波束赋形以及基于信干噪比准则的空时发射-接收联合设计等技术。其中，大部分内容是作者近年来在该领域的近期新成果。

目 录

符 号 表\tXⅡ
缩略词表\tXⅣ
第1章 研究背景与现状\t1
1.1 研究背景与意义\t2
1.2 研究动态与发展现状\t4
1.2.1 MIMO雷达发射波束赋形\t5
1.2.2 良好自/互相关特性的MIMO雷达波形优化设计\t7
1.2.3 信号无关干扰下的MIMO雷达波形优化设计\t8
1.2.4 信号相关干扰下的MIMO雷达发射或（与）接收处理方法\t8
1.2.5 MIMO系统多功能一体化波形优化设计\t10
本章参考文献\t12
第2章 MIMO雷达认知波形设计理论架构\t25
2.1 MIMO雷达基本概念\t26
2.1.1 MIMO雷达的分类\t26
2.1.2 MIMO雷达的特点\t32
2.2 MIMO雷达认知波形设计理论架构\t36
2.2.1 MIMO雷达认知框架\t36
2.2.2 MIMO雷达波形设计准则与约束\t37
2.2.3 非凸约束优化理论介绍\t38
本章参考文献\t41
第3章 MIMO雷达正交波形设计\t43
3.1 基于经典波形的正交波形设计\t44
3.1.1 基于OFDM和LFM的正交波形设计\t44
3.1.2 基于白噪声波形的正交波形簇设计\t46
3.1.3 基于NLFM波形的正交波形簇设计\t47
3.1.4 基于经典波形的正交波形性能分析\t50
3.2 基于WISL准则的正交波形设计\t52
3.2.1 基于WISL准则的正交波形建模\t53
3.2.2 正交波形设计算法\t53
3.2.3 基于WISL准则的正交波形簇设计\t65
3.3 本章小结\t72
本章参考文献\t72
第4章 MIMO雷达窄带发射波束赋形\t75
4.1 基于波形相似性约束的MIMO雷达发射波束赋形\t76
4.1.1 相似性约束下的MIMO雷达发射波束优化建模\t76
4.1.2 基于CD算法的窄带MIMO雷达波形设计算法\t80
4.1.3 性能分析\t83
4.2 基于波形频谱约束的MIMO雷达发射波束赋形\t89
4.2.1 频谱约束下的MIMO雷达发射波束优化建模\t89
4.2.2 基于SADMM的窄带MIMO雷达波形设计算法\t92
4.2.3 性能分析\t99
4.3 本章小结\t103
本章参考文献\t104
第5章 MIMO雷达宽带发射波束赋形\t107
5.1 基于波形恒模约束的宽带MIMO雷达发射波束赋形\t108
5.1.1 恒模约束下的宽带MIMO雷达发射波束优化建模\t108
5.1.2 基于NIOA的宽带MIMO雷达波形设计算法\t110
5.1.3 性能分析\t115
5.2 基于波形变模约束的宽带MIMO雷达发射波束赋形\t119
5.2.1 变模约束下的宽带MIMO雷达发射波束优化建模\t119
5.2.2 基于NSADMM的宽带MIMO雷达波形设计算法\t121
5.2.3 性能分析\t127
5.3 本章小结\t133
本章参考文献\t134
第6章 MIMO雷达快时间发射波形设计\t137
6.1 MIMO雷达信号相关杂波下的SINR准则\t138
6.2 MIMO雷达快时间稳健发射波形设计\t140
6.2.1 基于优选化最坏SINR雷达稳健波形设计模型\t141
6.2.2 基于CD算法的MIMO雷达稳健波形设计算法\t143
6.2.3 基于DA-CD算法的MIMO雷达稳健波形设计算法\t147
6.2.4 MIMO雷达稳健设计算法性能分析\t151
6.3 MIMO雷达快时间一体化发射波形设计\t160
6.3.1 MIMO雷达快时间一体化发射波形模型\t160
6.3.2 基于SBE-DSADMM的一体化信号设计算法\t165
6.3.3 MIMO雷达快时间一体化波形设计性能分析\t170
6.4 本章小结\t177
本章参考文献\t177
第7章　MIMO雷达快时间发射与接收联合设计\t181
7.1 MIMO雷达快时间发射与接收滤波器组联合设计模型\t182
7.2 基于SDP-RA的MIMO雷达发射与接收滤波器联合设计\t184
7.2.1 算法描述\t185
7.2.2 计算复杂度分析\t187
7.3 基于NSDP-RA的MIMO雷达发射与接收滤波器联合设计\t187
7.3.1 算法描述\t188
7.3.2 计算复杂度分析\t190
7.4 性能分析\t190
7.4.1 恒模约束波形\t191
7.4.2 恒模约束和相似性约束波形\t192
7.4.3 波形特性和脉冲压缩\t194
7.5 本章小结\t196
本章参考文献\t196
第8章　MIMO雷达慢时间发射与接收联合设计\t199
8.1 MIMO雷达动目标回波模型\t201
8.2 基于波形恒模与相似性约束的MIMO雷达发射与接收联合设计\t203
8.2.1 恒模约束下的MIMO雷达发射与接收联合设计建模\t203
8.2.2 基于BCD算法的MIMO雷达发射与接收联合设计算法\t205
8.2.3 性能分析\t207
8.3 基于波形变模与相似性约束的MIMO雷达发射与接收联合设计\t214
8.3.1 变模约束下的MIMO雷达发射与接收联合设计建模\t214
8.3.2 基于SGO的MIMO雷达发射与接收联合设计算法\t215
8.3.3 性能分析\t223
8.4 基于STAP的慢时间稳健发射和接收联合设计\t228
8.4.1 杂波特性\t228
8.4.2 STAP原理\t229
8.4.3 杂波多普勒与其空间频率的关系\t229
8.4.4 STAP中稳健的恒模序列设计与处理\t230
8.5 本章小结\t238
本章参考文献\t238
第9章　MIMO雷达与通信共存波形设计\t241
9.1 MIMO雷达与MIMO通信共存系统发射设计\t242
9.1.1 系统模型\t242
9.1.2 问题描述与求解\t243
9.1.3 性能分析\t248
9.2 MIMO雷达MIMO通信共存系统收发联合设计\t250
9.2.1 系统模型\t250
9.2.2 雷达系统模型\t251
9.2.3 通信系统模型\t254
9.2.4 问题描述与求解\t255
9.2.5 性能分析\t268
9.3 频谱共存下MIMO雷达正交波形设计\t275
9.3.1 信号模型\t275
9.3.2 基于IADPM的频谱共存正交波形设计算法\t278
9.3.3 性能分析\t284
9.4 频谱共存下MIMO雷达快时间发射与接收联合设计\t287
9.4.1 MIMO雷达多目标回波模型\t288
9.4.2 MIMO雷达快时间发射与接收联合设计模型\t289
9.4.3 基于NICE算法的MIMO雷达发射与接收滤波器
组联合设计算法\t292
9.4.4 基于NMICE算法的MIMO雷达发射与接收滤波器组
联合设计算法\t297
9.4.5 性能分析\t298
9.5 本章小结\t304
本章参考文献\t305
第10章　MIMO探通一体化系统多功能波形设计\t308
10.1 基于预编码矩阵通信调制的探通一体化波形设计\t309
10.1.1 基于预编码矩阵调制的MIMO探通一体化系统架构\t309
10.1.2 基于ADMM的一体化加权矩阵设计\t314
10.1.3 性能分析\t321
10.2 基于空间频谱能量调制的探通一体化波形设计\t327
10.2.1 系统模型\t327
10.2.2 问题描述\t330
10.2.3 基于SBE-DSADMM算法的探通一体化波形设计\t332
10.2.4 性能分析\t337
10.3 本章小结\t342
本章参考文献\t343
附录\t347
附录A ROQO算法收敛性证明\t348
附录B 问题（5.53）等价变换为 实值优化形式\t349
附录C　问题（5.66）的很优解求解方法\t350
附录D SADMM收敛性证明\t352
附录E　问题（6.20）目标函数分子与分母的很优解\t354
附录F 问题（6.95）的构建\t355
附录G 优化问题（6.97）的凸逼近\t357
附录H 求解问题（6.99）的ADMM过程\t359
附录I 式（8.34）与式（8.35）的推导\t361
附录J 问题（8.53）目标函数的 等价变换\t362
附录K 问题（8.80）的闭式解 求解方法\t363
附录L 求解问题（8.53）的DA 收敛性分析\t365
附录M 问题（9.73）目标函数的 等价变换证明\t367
附录N　问题（9.82）等价变换证明\t369
附录O 算法9.4的收敛性分析\t371
附录P IADPM收敛性证明\t373
附录Q NICE算法的收敛性分析\t376
附录R　优化问题（10.89）和 优化问题（10.90）的等价证明\t381
附录S 优化问题（10.92）的构建\t383
附录T　优化问题（10.94）的凸逼近\t385
附录U　求解问题（10.97）的ADMM过程\t387
附录V DSADMM的收敛性证明\t391
附录W　求解问题（10.89）初始 可行点\t395