[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

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及雷達波形的合成，可用于MIMO雷達的在線波形設計，以滿足工程要求。

背景技術

多輸入多輸出MIMO雷達是一種新興的有源探測技術，現已成為雷達技術領域的一個研究熱點。

2003年Rabideau和Parker借鑒通信領域中的MIMO技術及綜合脈沖孔徑雷達SIAR，提出了MIMO雷達概念，見[Rabideau?D.J.and?Parker?P..Ubiquitous?MIMO?Multifunction?Digital?Array?Radar[C].Conference?Record?of?the?37th?Asilomar?Conference?on?Signals,Systems?and?Computers,2003,vol.1,pp.1057-1064]。之后，這一概念在雷達領域引起了人們的廣泛關注。目前，根據天線的間距大小，可以將MIMO雷達分為分布式MIMO雷達和集中式MIMO雷達兩類。對于分布式MIMO雷達來說，由于各個天線對目標有不同的觀測視角以及目標回波的獨立性，在統計意義下，這類MIMO雷達可以克服目標的閃爍效應從而提高雷達對目標的探測性能。對于集中式MIMO雷達來說，其特點是陣元間距較小，具有自由地設計每副天線波形的能力，即波形分集。與相控陣雷達相比，集中式MIMO雷達的自由度提高了，從而MIMO雷達呈現出更多的優越性，如更好的參量辨別能力、更自由的發射方向圖設計能力等，見[Li?J.and?Stoica?P..MIMO?Radar?With?Colocated?Antennas[J].IEEE?Signal?Processing?Magazine,Sep.2007,vol.24,pp.106-114]。集中式MIMO雷達的波形分集能力，也使得雷達系統的工作模式更為靈活。

目前，MIMO雷達的波形合成主要圍繞正交波形設計、發射方向圖匹配設計和發射波形綜合等三個方面展開研究。其中，正交波形設計主要針對目標的探測；發射方向圖匹配設計和發射波形綜合主要針對目標的跟蹤，解決雷達系統空間能量的分布問題。

對于發射方向圖匹配設計，在國際刊物上發表的較為有效的方法是Stoica?Petre和Li?Jian提出的半正定規劃法(Semi-defined?programming,SDP)，見[Stoica?P.,Li?J.,Xie?Y..On?probing?signal?design?for?MIMO?radar.IEEE?Trans.on?Signal?Processing.2007,Vol.55(8).4151-4161]，該方法根據給定的發射方向圖在最小均方誤差準則下，得到全局最優的信號協方差矩陣。但是，計算復雜度較高，尤其是在陣元較多的情況下，不能快速得到信號協方差矩陣。

對于發射波形綜合，目前有效的方法是循環算法(Cyclic?Algorithm，CA)，見[Stoica?P.,Li?J.,Zhu?X..Waveform?Synthesis?for?Diversity-Based?Transmit?Beampattern?Design.IEEE?Trans.on?Signal?Processing.2008,Vol.56(6).2593-2598]。該算法在滿足信號是恒模的情況下，側重考慮發射方向圖的逼近問題，而沒有考慮“空間合成信號”或者“回波信號”的相關特性。

實際中，對于雷達系統，不僅希望發射信號具有恒模特性，而且應該具有以下特性：

1）發射信號波形應具有期望的空間功率分布，即所形成的發射方向圖要逼近期望的發射方向圖。

2）空間合成信號或者回波信號具有較好的脈壓特性，即回波信號的時域自相關峰值旁瓣電平要低。

3）不同方向回波信號應具有較好的互相關特性，即不同方向回波信號的時域峰值互相關電平要低。

在實際中，對于動目標來說，它們的方位、距離和徑向速度時刻在發生變化。因此，對它們的電磁能量分配也要自適應于它們的變化，波形設計不僅要考慮以上的特性，而且應滿足實時性。而上述已有的波形設計方法既沒有考慮空間合成信號或者回波信號的相關特性，又不能夠達到在線設計波形的工程要求。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于迭代FFT的MIMO雷達快速波形合成方法，以保證波形能夠實時逼近期望空間功率分布，提高回波信號的時域脈壓特性。

為實現上述目的，本發明的MIMO雷達快速波形合成方法，包括如下步驟：