[發明專利]一種基于模式搜索算法的多波形相位編碼方法

有效

• 申請號: 201510520150.X
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105182292B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 崔國龍;楊亞;李乾;劉加歡;易偉;黎亮;孔令講;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及雷達波形編碼方法。

背景技術

MIMO雷達與傳統的相控陣雷達相比，具有更大的孔徑、更好的分辨力、檢測性能和自適應的波束形成能力。因此，需要設計滿足要求的多波形應用于MIMO雷達。另外，設計隨著近年來軍事裝備的發展，現代戰爭中大量應用隱身飛行器、無人機和巡航導彈等低反射截面積(RCS)飛行器，目標回波能量顯著減小，嚴重降低了雷達的探測性能。為了通過提高信噪比來改善雷達探測性能，典型的方法有脈沖壓縮，但此方法會產生較高的距離旁瓣，包括自相關旁瓣和互相關旁瓣。

通過設計具有低自相關和互相關旁瓣的波形，能夠減小旁瓣對檢測性能的影響，但采用優化方法抑制全部距離旁瓣的能力有限。在某些實際應用中，可根據已知先驗信息抑制某些時間間隔的距離旁瓣，降低優化難度，得到更低的距離旁瓣。另外，恒模波形不僅可以增加發射功率，而且易于硬件實現。因此，設計具有恒模特性且能夠優化特定時間間隔自相關和互相關旁瓣的多波形具有重要的理論價值和實際意義。目前，國內外針對特定延時區間上具有好的自相關和互相關特性的多波形設計已經做了一些研究，文獻“Designing unimodular sequence sets with good correlations-Including an application to MIMO radar，IEEE transactions on signal processing,57(11):4391-4405,2009”提出WeCAN算法，通過循環迭代設計在特定延時區間具有低的自相關和互相關旁瓣的多波形，但此算法收斂速度慢，需要很多的迭代次數，降低了運算效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提出了一種基于模式搜索算法的多波形相位編碼方法，能夠以較小的計算量得到在特定延時區間具有低自相關和互相關旁瓣的恒模多波形，提高波形編碼的效率。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是，先根據需要抑制的自相關和互相關旁瓣區域構建目標函數。將多維優化問題轉化為一維搜索，化簡目標函數，然后用模式搜索算法進行優化；經過多次迭代可以得到具有好的相關特性的波形。因而本發明一種基于模式搜索算法的多波形相位編碼方法，包括以下步驟：

步驟1：初始化參數；

假設MIMO雷達發射的M個長度均為N的相位編碼信號相位集Φ＝[φ₁,…,φ_M]，其中φ_m,m＝1,2,…M是一個長度為N列向量，表示第m個長度為N的波形的相位,則第m個信號可表示為：

其中φ_m(n)(-π<φ_m(n)≤π)是第m個信號的第n個子脈沖的相位；對相位矩陣Φ初始化為符合獨立高斯分布的隨機變量；

s_m,m＝1,…,M的自相關旁瓣向量為r_m(k),k＝-(N-1),…N-1，對應的自相關函數旁瓣加權w_k,k＝1,…,N-1；s_m,m＝1,…,M與s_l,l＝1,…，M,m≠l的互相關函數為r_ml(k),k＝-(N-1),…N-1，對應的互相關函數旁瓣加權v_k,k＝-(N-1),…,N-1；加權系數w_k,k＝1,…,N-1和v_k,k＝-(N-1),…,N-1是根據實際場景確定的；

步驟2用模式搜索算法求解波形相位；

2.1、代價函數

將指定延時區間內自相關和互相關旁瓣的加權和作為目標函數。因此目標函數表示為

2.2、化簡代價函數

當改變s_m的第n個相位，使其有相位增量Δφ時，則目標函數中只有s_m的自相關函數和與其有關的互相關函數部分發生變化；只對目標函數變化的部分進一步化簡，獲得目標函數為關于相位增量Δφ的三角函數的形式

其中

其中Re{·}表示取實部，Im{·}表示取虛部。

其中向量q_r,m,n,q_c,m,n是兩個與第n行和第n列元素有關的(N-1)×1向量