[發明專利]基于迭代FFT的MIMO雷達快速波形合成方法

有效

• 申請號: 201210333070.X
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102841335A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 劉宏偉;王旭;戴奉周;糾博;周生華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于迭代FFT的MIMO雷達快速波形合成方法，包括如下步驟：

（1）根據雷達回波中的目標信息，設定雷達的期望發射方向圖D(θ_n)，θ_n表示離散方位角，定義如下：

其中N_s表示方位角采樣點數，λ表示信號波長，d表示雷達的陣元間距，arcsin(·)表示反正弦函數；

（2）根據期望發射方向圖D(θ_n)，采用迭代FFT方式進行發射方向圖綜合，得到雷達的恒模波形矩陣X：

（2a）令迭代次數k＝0，記第k次迭代的恒模波形矩陣X為X^(k)；產生L×M維的初始恒模波形矩陣X^(k)，k＝0，其具體形式為表示第k次迭代的第l個子脈沖信號，其中是第k次恒模波形矩陣X^(k)的第l行第m列元素，l＝1,…,L，m＝1,…,M，L表示波形碼長，M表示雷達的陣元個數，(·)^T表示轉置，|·|表示復數的模值；

（2b）設定迭代終止閾值ε₁＝0.1；對第k＝0次迭代的恒模波形矩陣X^(k)按行做N_s點的逆傅里葉變換IFFT，得到處的空域信號Y^(k)；計算第k＝0次迭代的恒模波形矩陣X^(k)對應的發射方向圖P^(k)(θ_n)，n＝0,…,N_s-1，k＝0；

（2c）計算期望空域信號Z^(k)＝Y^(k)Γ^(k)，

其中Γ^(k)是尺度因子矩陣，表示為：

Γ(k)=diag([D(θ0)/P(k)(θ0),···,D(θNs-1)/P(k)(θNs-1)]),]]>

式中，diag(·)表示根據向量形成對角矩陣操作；

（2d）計算第k+1次迭代的恒模波形矩陣X^(k+1)中的元素：

xl,m(k+1)=exp(jarg((Z(k)FH)l,m)),l=1,···,L,m=1,···,M,]]>

其中F表示N_s點的IFFT矩陣，(·)^H表示共軛轉置，表示恒模波形矩陣X^(k+1)的第l行第m列的元素，(Z^(k)F^H)_l，m表示矩陣Z^(k)F^H的第l行第m列的元素，arg(·)表示取相位；執行步驟(2e)；

（2e）對第k+1次迭代的恒模波形矩陣X^(k+1)按行做N_s點的逆傅里葉變換IFFT，得到處空域信號Y^(k+1)；計算第k+1次迭代的恒模波形矩陣X^(k+1)對應的發射方向圖P^(k+1)(θ_n)，n＝0,…,N_s-1；判斷終止條件是否成立，若成立，則恒模波形矩陣為X＝X^(k+1)，執行步驟（3），否則，令k＝k+1，重復步驟(2c)-(2d)；

（3）利用恒模波形矩陣X，構造移相恒模波形矩陣S

其中，x_l是恒模波形矩陣X的第l行的轉置，表示移相恒模波形矩陣S的子脈沖初相，表示移相恒模波形矩陣S的相移項，l＝1,…,L；

（4）對移相恒模波形矩陣S的子脈沖初相進行優化：

（4a）令迭代次數t＝0，記第t次迭代的移相恒模波形矩陣S為S^(t)；產生初始相移矩陣其中表示第t次迭代的移相恒模波形矩陣S^(t)＝Λ^(t)X的子脈沖初相，t＝0，l＝1,…,L，設定迭代終止閾值ε₂＝10^-3；

（4b）計算第t次迭代的移相恒模波形矩陣S^(t)＝Λ^(t)X在方向上的2L點的頻譜f_i，其中相移矩陣為第i個目標方向，i＝1,…,I，I表示目標的總個數；計算方向上信號的期望頻譜：

vi=12[ejψ1,i,···,ejψ2L,i]T,i=1,···.I,]]>

其中ψ_pi＝arg(f_pi)表示期望頻譜v_i在第p個頻點上的相位，f_pi為頻譜f_i的第p個頻譜值，p＝1,…,2L，i＝1,…,I；

（4c）對方向上信號的期望頻譜v_i進行2L點的逆傅里葉變換，得到方向上的期望信號g_i，i＝1,…,I；計算第t+1次迭代的子脈沖初相

其中(·)^*表示共軛，s_li和g_li分別表示向量s_i和g_i的第l個元素，s_i表示步驟(2)所設計的恒模波形矩陣X在方向上的空域信號，i＝1,…,I；計算第t+1次迭代的相移矩陣執行步驟（4d）；

（4d）判斷終止條件是否成立，若成立，則移相恒模波形矩陣為S＝Λ^(t+1)X，將移相恒模波形矩陣S作為最終合成的波形；否則，令t＝t+1，重復步驟(4b)-(4c)。