[發(fā)明專(zhuān)利]一種認(rèn)知MTD雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510770569.0
• 申請(qǐng)日: 2015-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105445705B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勁東;史常麗;邱曉燕;唐笑為
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/32
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/32
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明提供一種認(rèn)知MTD雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的方法，包括如下步驟：（1）首先建立在信號(hào)相關(guān)雜波環(huán)境下MTD雷達(dá)回波信號(hào)模型，提出基于信雜噪比SCNR最大化準(zhǔn)則的波形優(yōu)化問(wèn)題的模型；（2）然后編碼設(shè)計(jì)，將此非凸優(yōu)化的模型轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化的模型，（3）再通過(guò)對(duì)環(huán)境的假設(shè)，即在白噪聲下，進(jìn)一步得到簡(jiǎn)化模型，（4）最后用一種基于簡(jiǎn)約梯度的最優(yōu)編碼法求解。本發(fā)明將求得的信雜噪比SCNR非凸優(yōu)化問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為易于處理的凸優(yōu)化的問(wèn)題；用一種基于簡(jiǎn)約梯度的最優(yōu)編碼求解，使得慢時(shí)間域編碼能夠有效改善回波的SCNR，具有運(yùn)算量小和實(shí)時(shí)性能好的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認(rèn)知?jiǎng)幽繕?biāo)檢測(cè)雷達(dá)的一種慢時(shí)間波形編碼設(shè)計(jì)方法，屬于認(rèn)知雷達(dá)波形設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

認(rèn)知MTD雷達(dá)系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)環(huán)境的不斷交互，實(shí)時(shí)的改變發(fā)射波形，從而實(shí)現(xiàn)和環(huán)境的最優(yōu)匹配。認(rèn)知雷達(dá)的實(shí)現(xiàn)包括：場(chǎng)景的感知與描述、波形優(yōu)化技術(shù)、自適應(yīng)機(jī)制、自治操作與管理四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中波形優(yōu)化技術(shù)是根據(jù)雷達(dá)回波和先驗(yàn)知識(shí)等，設(shè)計(jì)最優(yōu)的發(fā)射波形，直接影響認(rèn)知雷達(dá)的性能。

波形最優(yōu)化的設(shè)計(jì)是在一定的系統(tǒng)限定條件下最大化系統(tǒng)的性能。對(duì)于認(rèn)知MTD雷達(dá)，在能量限制條件下，以信雜噪比SCNR為準(zhǔn)則設(shè)計(jì)發(fā)射波形碼的優(yōu)化問(wèn)題是非凸優(yōu)化的問(wèn)題，對(duì)于非凸優(yōu)化問(wèn)題，局部最優(yōu)解不是全局最優(yōu)解，使得優(yōu)化問(wèn)題不易解決。文獻(xiàn)[1]采用凸優(yōu)化的方法，針對(duì)在信號(hào)相關(guān)雜波中動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(Moving Target Detecting，MTD)的問(wèn)題，以回波信雜噪比(Signal to Clutter and Noise Ratio，SCNR)最大為準(zhǔn)則，進(jìn)行脈沖編碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于該問(wèn)題的求解過(guò)稱(chēng)復(fù)雜，因此難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。針對(duì)這一實(shí)時(shí)性能的提高問(wèn)題，此專(zhuān)利擬將該優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化為容易處理的凸優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)以SCNR最大化為準(zhǔn)則，利用簡(jiǎn)約梯度法求解最優(yōu)的脈沖編碼，提高了編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出認(rèn)知?jiǎng)幽繕?biāo)檢測(cè)雷達(dá)的一種慢時(shí)間波形編碼設(shè)計(jì)方法，提高了波形碼優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性能。

本發(fā)明提供一種認(rèn)知MTD雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的方法，包括如下步驟：(1)首先建立在信號(hào)相關(guān)雜波環(huán)境下MTD雷達(dá)回波信號(hào)模型，提出基于信雜噪比SCNR最大化準(zhǔn)則的波形優(yōu)化問(wèn)題的模型；(2)然后將此非凸優(yōu)化的模型轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化的模型；(3)再通過(guò)對(duì)環(huán)境的估計(jì)，在白噪聲下，得到進(jìn)一步的簡(jiǎn)化模型；(4)最后用一種基于簡(jiǎn)約梯度的最優(yōu)編碼法求解；

步驟1，建立在信號(hào)相關(guān)雜波環(huán)境下的MTD雷達(dá)信號(hào)模型，設(shè)定目標(biāo)信號(hào)多普勒頻率已知，根據(jù)似然比檢驗(yàn)GLRT得出最佳檢測(cè)器，得到回波信雜噪比SCNR非凸優(yōu)化表達(dá)式：

其中，N是發(fā)射子脈沖的個(gè)數(shù)，a＝[a₁ a₂ … a_N]^T是優(yōu)化設(shè)計(jì)的波形碼，p＝[1 e^jw... e^j(N-1)w]^T，w＝vT_PRI，是目標(biāo)信號(hào)的多普勒角頻率，其中v是目標(biāo)的徑向速度，λ是發(fā)射載波的波長(zhǎng)，T_PRI是發(fā)射子脈沖的重復(fù)周期，w是目標(biāo)信號(hào)的歸一化的多普勒頻率，M和C分別表示噪聲和雜波的協(xié)方差矩陣，e是波形碼的能量，A＝diag(a)，diag(·)表示矢量構(gòu)成對(duì)角矩陣主對(duì)角線(xiàn)上的元素，(·)^H表示矢量或矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，(·)^-1表示矩陣的逆，⊙表示向量間的哈達(dá)瑪乘積，[·]^T表示向量的轉(zhuǎn)置，||·||₂表示向量的2-范數(shù)，表示數(shù)值或向量中的各個(gè)元素進(jìn)行開(kāi)根號(hào)處理，(·)²表示數(shù)值的平方；

所述第(2)步包括如下具體步驟：

步驟2-1，將式(1)轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化函數(shù)，得到：