[發(fā)明專利]基于接收波束形成的集中式MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410116497.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103852751A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宏偉;周生華;臧會(huì)凱;糾博;王旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/02
• 分類號(hào): G01S7/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，用于降低集中式MIMO雷達(dá)接收回波的距離旁瓣和角度旁瓣，逼近期望的發(fā)射方向圖。

背景技術(shù)

MIMO雷達(dá)是一種新興的有源探測(cè)技術(shù)，現(xiàn)已成為雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。根據(jù)發(fā)射天線和接收天線的間距大小，可以將MIMO雷達(dá)分為分布式MIMO雷達(dá)和集中式MIMO雷達(dá)兩類。對(duì)于集中式MIMO雷達(dá)，其特點(diǎn)是收發(fā)天線或陣元間距較小。與相控陣?yán)走_(dá)相比，集中式MIMO雷達(dá)具有自由地設(shè)計(jì)每個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)波形的能力，從而具有對(duì)空間目標(biāo)更高的分辨率，對(duì)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)更好的靈敏度和對(duì)一般目標(biāo)更佳的參數(shù)辨別能力。此外，集中式MIMO雷達(dá)可以更加靈活地設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖，從而使得雷達(dá)系統(tǒng)的工作模式非常靈活，而發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)也是通過波形設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。因此，研究集中式MIMO雷達(dá)的波形設(shè)計(jì)，具有重要的意義。

目前，對(duì)于集中式MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的研究，主要集中于發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一組MIMO雷達(dá)波形以逼近期望的發(fā)射方向圖。例如，首先根據(jù)期望的發(fā)射方向圖，使用凸優(yōu)化方法、矩陣分解方法或者半正定二次規(guī)劃方法求得MIMO雷達(dá)波形的協(xié)方差矩陣，然后根據(jù)協(xié)方差矩陣使用循環(huán)算法等方法設(shè)計(jì)得到MIMO雷達(dá)波形；或者使用線性規(guī)劃的方法根據(jù)期望的發(fā)射方向圖直接設(shè)計(jì)得到MIMO雷達(dá)波形。但是以上方法，只考慮了逼近期望的發(fā)射方向圖這一個(gè)因素，實(shí)際中，不但要求設(shè)計(jì)得到的MIMO雷達(dá)波形具有期望的發(fā)射方向圖，而且要求設(shè)計(jì)得到的MIMO雷達(dá)波形能夠降低集中式MIMO雷達(dá)接收回波的距離旁瓣和角度旁瓣。因此，現(xiàn)有方法設(shè)計(jì)得到的MIMO雷達(dá)波形導(dǎo)致集中式MIMO雷達(dá)接收回波具有過高的距離旁瓣和角度旁瓣，降低了集中式MIMO雷達(dá)的探測(cè)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有方法的缺點(diǎn)，提出一種基于接收波束形成的集中式MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，以降低集中式MIMO雷達(dá)接收回波的距離旁瓣和角度旁瓣，提高集中式MIMO雷達(dá)的探測(cè)性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是：根據(jù)最小化集中式MIMO雷達(dá)接收回波的距離旁瓣和角度旁瓣以及逼近期望的發(fā)射方向圖這兩個(gè)準(zhǔn)則，以MIMO雷達(dá)波形為優(yōu)化變量，使用優(yōu)化算法求解得到MIMO雷達(dá)波形，其具體實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：

1）根據(jù)實(shí)際的集中式MIMO雷達(dá)系統(tǒng)，確定集中式MIMO雷達(dá)的發(fā)射天線個(gè)數(shù)N_t和接收天線個(gè)數(shù)N_r，MIMO雷達(dá)波形的個(gè)數(shù)等于集中式MIMO雷達(dá)的發(fā)射天線個(gè)數(shù)N_t，根據(jù)實(shí)際需要，確定MIMO雷達(dá)波形的碼元長度N_s；

2）根據(jù)集中式MIMO雷達(dá)實(shí)際的探測(cè)需要，確定N_θ個(gè)探測(cè)角度θ_m，m＝1,2,…,N_θ，以及N′_θ個(gè)抑制角度θ′_n，n＝1,2,…,N′_θ，進(jìn)而得到N_θ個(gè)歸一化的探測(cè)角頻率f_m＝0.5sin(θ_m)和N′_θ個(gè)歸一化的抑制角頻率f′_n＝0.5sin(θ′_n)，其中，m＝1,2,…,N_θ，n＝1,2,…,N′_θ；

3）根據(jù)N_θ個(gè)探測(cè)角度θ_m，確定期望發(fā)射方向圖B_p，該發(fā)射方向圖B_p是一個(gè)N_b維的向量；

4）構(gòu)建MIMO雷達(dá)波形優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和約束條件：

4a）給定一個(gè)MIMO雷達(dá)波形矩陣S，根據(jù)發(fā)射天線個(gè)數(shù)N_t、接收天線個(gè)數(shù)N_r、N_θ個(gè)探測(cè)角頻率、N′_θ個(gè)抑制角頻率、MIMO雷達(dá)波形的個(gè)數(shù)N_t、碼元長度N_s和期望發(fā)射方向圖B_p，得到集中式MIMO雷達(dá)接收回波距離旁瓣和角度旁瓣的最大值D和MIMO雷達(dá)波形矩陣S的發(fā)射方向圖與期望發(fā)射方向圖的最大差值C：