[發明專利]基于隨機空時編碼的集中式MIMO雷達旁瓣壓縮方法有效

申請號：	201210493292.8	申請日：	2012-11-27
公開（公告）號：	CN102998657A	公開（公告）日：	2013-03-27
發明（設計）人：	劉宏偉;周生華;臧會凱;戴奉周;糾博	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
地址：	710071***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于隨機編碼集中 mimo 雷達壓縮方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體的說是一種基于隨機空時編碼的旁瓣壓縮方法，用于壓縮MIMO雷達回波的旁瓣。

背景技術

集中式多輸入多輸出MIMO雷達的發射天線在不同方向發射不同的雷達波形，為了使雷達接收天線在接收時能夠區分不同的發射波形，要求雷達波形的旁瓣要低，即雷達波形要有低的距離旁瓣和互相關旁瓣。同時，為了防止大功率目標淹沒附近距離單元的小功率目標以及大功率目標的距離旁瓣觸發虛警，也要求MIMO雷達波形的距離旁瓣要盡可能的低。目前，主要通過設計合適的MIMO雷達波形來降低MIMO雷達波形的距離旁瓣和互相關旁瓣。至今，已經提出了很多的MIMO雷達波形設計算法，來降低波形的距離旁瓣和互相關旁瓣。雖然經過數年的研究MIMO雷達的波形設計方法已經取得了巨大的進步，但是所能獲得的最小距離旁瓣峰值水平似乎已經達到了極限。并且在某些情況下，得到的波形的距離旁瓣和互相關旁瓣可能依然很高。因此，研究新的方法來進一步降低距離旁瓣和互相關旁瓣是很有意義的。

最近提出的新方法是空時編碼方法以及它的改進方法?？諘r編碼方法是一個非常有前景的方法；給定一組由MIMO雷達波形設計算法到得的波形，空時編碼方法在波形發射前使用空時編碼矩陣對波形進行調制，從而進一步降低波形的距離旁瓣和互相關旁瓣。研究發現，如果空時編碼方法的調制矩陣和解調矩陣滿足互相關相消條件，相參積累后波形間的互相關旁瓣就可以完全消除?？諘r編碼方法能夠完全消除波形間的互相關旁瓣，對于普通MIMO雷達的波形設計算法來說是一個不可能達到的任務。但是，實際上，由大功率目標引起的虛警概率與波形間的互相關旁瓣沒有直接關系。這是因為集中式MIMO雷達在不同發射方向發射不同的波形，接收到的信號被分解為多個空間通道來處理不同方向的回波，所以不同方向回波的互相關旁瓣不僅取決于波形的距離旁瓣和互相關旁瓣，還取決于所用的發射天線以及回波的方向。因此，空時編碼方法中滿足互相關相消條件的調制矩陣和解調矩陣雖然能夠完全消除波形間的互相關旁瓣，但是不一定能夠得到目標回波的低距離旁瓣和低互相關旁瓣。同時，互相關相消條件要求空時編碼矩陣的各列之間相互正交，由于在空時編碼矩陣中相互正交的最大向量數目不會超過矩陣的維數。因此，互相關相消條件對相參積累時的脈沖重復周期個數有一個隱含的限制，即相參積累時的脈沖重復周期個數不能超過發射天線的個數，限制了相參積累的效果。另外，空時編碼方法要求空時編碼矩陣為對角矩陣，但是存在其它的矩陣也可以作為空時編碼矩陣，限制了空時編碼矩陣的選擇范圍。

發明內容

本發明的主要目的在于針對上述已有方法的缺點，提出了一種基于隨機空時編碼的旁瓣壓縮方法，以大幅降低MIMO雷達回波的旁瓣，擴大空時編碼矩陣的選擇范圍。

實現本發明的技術思路是：使用隨機空時編碼矩陣對MIMO雷達波形調制后發射，通過接收回波對回波匹配濾波和相參積累。具體實現步驟包括如下：

1）給定一組低旁瓣的MIMO雷達波形S；

2）MIMO雷達在第i次發射時，隨機產生一個滿足恒模調制的MIMO雷達隨機空時編碼矩陣E_i：

2a）隨機產生M個在0~2π上均勻分布的實數記為列向量r，得到列向量根據得到一個MIMO雷達隨機相位對角矩陣，記為其中，M為發射天線的個數，diag(·)表示以輸入為對角元素的對角矩陣；

2b）隨機產生一個MIMO雷達隨機置換矩陣P_i；

2c）根據步驟2a）和步驟2b）得到的MIMO雷達隨機相位對角矩陣和MIMO雷達隨機置換矩陣P_i，得到一個MIMO雷達隨機空時編碼矩陣或

3）用MIMO雷達隨機空時編碼矩陣E_i對MIMO雷達波形S進行調制，并發射調制后的波形S′＝E_iS；

4）MIMO雷達接收第i次發射信號的回波，基于步驟3）中調制后的波形S′對回波進行匹配處理；

5）MIMO雷達積累最近的N次匹配處理后的回波并進行相參積累，最終從整體上降低信號的旁瓣電平，其中，N為進行相參積累的脈沖重復周期個數。

本發明與現有技術相比具有以下優點：