[發明專利]一種波形捷變認知雷達系統及實現方法

無效

• 申請號: 201210340205.5
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102866392A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 孟華東;公緒華;劉一民;王希勤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及雷達系統與雷達信號處理技術領域，具體涉及一種波形捷變認知雷達系統及實現方法。

背景技術

傳統雷達通常采用固定的發射信號，通過接收端的自適應處理及濾波算法的設計來提高性能，由于雷達的測量、分辨性能和雜波中目標的檢測在很大程度上取決于發射的波形，對于日益復雜環境及密集雜波、多目標背景等情況，發射波形固定，當環境發生變化時，緊靠接收端的自適應已難以獲得理想的效果。

認知雷達是一種閉環工作方式，通過雷達接收端到發射端的反饋，使雷達系統能夠不斷學習并更新對目標和環境的認識，進而主動調整發射波形，提升系統對目標的探測性能。它對傳統雷達系統的結構框架構成、信號處理流程和性能指標分配等帶來了很大的改變，并同時提出了新的要求。

在雷達采用閉環反饋的技術后，才有了認知雷達的概念和系統的宏觀結構組成，通過引入雷達接收機端到發射機端的反饋，使波形捷變發射和接收成為系統的主要特征。

稍后采用序貫假設檢驗的技術，以最大化任意兩類目標之間馬氏距離的加權和作為波形優化的準則，利用雷達接收回波序貫更新所有目標不同類別假設的后驗概率，隨著雷達發射波形自適應設計的進行，當目標的某一類別假設的后驗概率明顯高于其他所有假設的后驗概率時，即可將該類別判斷為目標類型。但是，這一技術主要依賴于確定已知的目標沖激響應，且僅適用于高信噪比的雷達工作場景，因而在一定程度上阻礙了這一技術的應用和推廣。

進一步采用統計模型參數的在線估計技術，利用空間統計模型來描述海雜波的散射特性，提出一種基于雜波模型參數在線估計的發射波形捷變方法。該方法能夠最小化雜波回波的能量，間接提高了強海雜波背景下點目標的檢測性能。

采用極化雷達的檢測技術，利用對目標和雜波極化散射特性的在線估計，提出了一種自適應選擇發射波形極化方式的捷變結構。

目標跟蹤技術的采用，是利用隱馬爾可夫模型描述擴展目標沖激響應的變化，通過最小化目標沖激響應的估計誤差作為波形優化準則，利用卡爾曼濾波器實現了一種面向目標跟蹤的發射波形捷變方法。但是，該方法中目標沖激響應的變化模式與實際雷達工作場景存在一定的差距，因而影響了這一技術的實用價值。

發明內容

（一）所要解決的技術問題

本發明針對復雜環境下擴展目標和雜波散射特性存在起伏變化且未知的情況，解決了目標的消失距離短以及雷達系統在復雜多變環境下的適應性差的技術問題。

（二）技術方案

本發明提供了一種波形捷變認知雷達系統，具體包括：

發送單元，用于向空間輻射幅度不變的波；

接收單元，用于接收經過擴展目標和雜波散射體的反射后的第一回波信號；

目標及雜波估計單元，用于對接收的回波信號進行最優處理，獲得擴展目標沖激響應和雜波空間協方差的估計值；

檢測單元，用于對接收單元接收的第二回波信號進行最優處理，并對處理后的第二回波信號進行檢測，判斷優化結果是否達到預定值。

可選的，所述第一回波信號由目標回波信號、雜波回波信號和噪聲組成。

可選的，所述目標及雜波估計單元包括最優處理單元，用于利用知識積累對第一回波信號進行處理，所述知識積累包括噪聲及干擾的功率水平。

可選的，目標及雜波估計單元還包括離線估計單元，用于對噪聲及干擾功率水平進行離線估計，獲得擴展目標沖激響應和雜波空間協方差的估計值。

可選的，最優檢測波形設計算法以最大化輸出信噪雜比SCNR為優化準則，進行基帶發射波的優化。

可選的，優化并調整后的發射波為恒包絡信號。

可選的，檢測單元中包括廣義似然比檢測器模塊，用于檢測目標第二回波信號。

本發明還提供了一種波形捷變認知雷達實現方法，包括以下步驟：

a、在認知雷達開始工作的當前脈沖組k內：發射機端向空間輻射幅度不變的波，該波經過擴展目標和雜波散射體的反射后，接收機端接收第一回波信號；

b、脈沖組k結束時，接收機端對接收的第一回波信號進行最優處理，獲得擴展目標沖激響應和雜波空間協方差的估計值；

c、進入緊鄰下一個脈沖組K+1內：發射機端基于擴展目標沖激響應和雜波空間協方差的估計值，設定優化指標，采用最優檢測波形設計算法,優化并調整基帶發射波，將調整后的發射波輻射到空間中；