认知雷达作为雷达未来发展的方向之一,其最大的特点是构成了从雷达接收端到发射端的闭环信号处理系统,该系统通过实时感知环境和目标信息,基于先验信息和推理调整雷达发射和接收参数,使雷达能在各种环境中处于最优的状态。MIMO雷达由于在发射端具有极高的设计自由度,可以作为实现认知发射的载体,能在阵列结构固定和发射资源有限的前提下,根据不同的任务场景灵活设计发射端各天线的发射信号。在此背景下,本文主要研究基于MIMO雷达的认知发射及软件实现,包括发射波形设计和用于指导波形设计的资源管理策略优化方法,本文的主要工作内容如下:1.针对MIMO雷达不同的阵列结构,研究了不同的发射波形设计方法。首先,介绍了MIMO雷达信号模型,包括一维线阵和二维面阵结构下的相关概念。其次,对于正交波形,以最小化峰值旁瓣电平为准则设计正交波形,并分析了阵元数量和信号码长对波形正交性的影响。然后,针对部分相关波形,研究了用于目标检测的宽波束和用于目标跟踪的同时多波束设计方法:对于一维线阵结构,使用基于半正定规划的最优协方差矩阵算法和基于低旁瓣的基波束算法设计发射方向图,并利用序列二次规划算法优化信号初相,改善发射信号的相关性;对于二维面阵结构,讨论了基于基波束和子阵划分的发射方向图设计方法。2.针对不同任务场景,研究了雷达资源管理方法。首先,针对匀速直线运动目标,研究了其在跟踪精度约束下,通过优化目标重访时间最小化雷达照射次数的时间资源管理算法。其次,针对匀速圆周运动目标,研究了其在雷达照射概率约束下的重访时间优化算法。并在此基础上,进一步讨论了一种基于最小化波束负载的重访时间和驻留时间联合优化算法,实现雷达资源的节约。最后,将以上方法拓展至多目标场景,实现了在跟踪精度约束下的面向多目标跟踪的雷达资源分配算法。3.针对MIMO雷达认知发射的软件实现问题,利用C语言实现MIMO雷达认知发射模块的设计。首先,介绍了编程环境和第三方MKL库的相关内容。然后,具体分析了认知发射各子模块的设计流程,并详细说明了其中涉及的函数和数据存储方式,通过与MATLAB仿真对比验证各子模块的正确性。最后,将认知发射模块加入认知雷达系统联合调试,验证该模块的正确性及有效性。