[發明專利]基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法

有效

• 申請號: 201610858424.0
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106646420B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 趙永波;李慧;程增飛;劉宏偉;水鵬朗;蘇洪濤
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明公開了一種基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法，其主要思路為：確定MIMO雷達及MIMO雷達的期望發射方向圖，所述MIMO雷達包含N'個發射陣元，且每個陣元發射線性調頻信號；所述MIMO雷達的期望發射方向圖包含I個發射波束，并計算MIMO雷達的期望發射方向圖的計算式；分別確定MIMO雷達發射線性調頻LFM信號的個數N、MIMO雷達的總帶寬B和MIMO雷達的發射脈沖時寬T'，分別計算N個線性調頻LFM信號的初始頻率間隔矢量△f₀和N個線性調頻LFM信號的初始相位矢量進而計算MIMO雷達發射的N個最終線性調頻LFM信號S；根據S，依次計算MIMO雷達發射的N個最終線性調頻LFM信號的協方差相關矩陣和MIMO雷達發射的N個最終線性調頻LFM信號的發射方向圖。

技術領域

本發明屬于MIMO雷達技術領域，特別涉及一種基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法，即基于線性調頻(Linear Frequency Modulation，LFM)信號的多輸入多輸出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷達發射方向圖設計方法，適用于MIMO雷達發射能量圖的設計，以及對MIMO雷達發射能量進行合理分配。

背景技術

MIMO雷達的概念是近幾年提出的一種新體制雷達，目前已成為國內外雷達界的一個研究熱點。在MIMO雷達定義中，多輸入是指同時發射多種雷達信號波形，多輸出是指同時多個天線接收以獲得多通道空間采樣信號。在MIMO雷達中，每個發射陣元的發射信號能夠進行獨立控制，使得MIMO雷達具有波形分集的優勢。根據MIMO雷達發射波形間的相關性，MIMO雷達發射波形分為正交波形和部分相關波形兩類；正交發射波形中各發射波形相互正交，能夠保證MIMO雷達對整個空間進行均勻的能量照射；而對于部分相關波形，其中每個波形具有相關性，并通過調整每個發射波形間的相關性，能夠使MIMO雷達發射能量集中在特定的空間區域，從而改善系統能量利用率，提高MIMO雷達能量分配的靈活性。Peter Stoica和Li Jian等人在文獻“Waveform synthesis for diversity-based transmitbeampattern design,IEEE Transactions on Signal Processing,2008,56,(6),pp.2593-2598.”中給出了一種基于多相碼的MIMO雷達發射方向圖設計方法，該方法通過調整各發射陣元發射信號的相位來獲得滿足期望發射能量特性的多項碼信號，但是使用該方法設計的波形對多普勒頻率很敏感，并且當目標回波多普勒頻率較大時，該多項碼信號對目標增益下降，嚴重影響目標檢測。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提出一種基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法，該種基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法能夠改善發射波形對目標多普勒頻率的敏感性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于LFM信號的MIMO雷達發射方向圖設計方法，包括以下步驟：

步驟1，分別確定MIMO雷達及MIMO雷達的期望發射方向圖，所述MIMO雷達包含N'個發射陣元，且每個陣元發射線性調頻信號；所述MIMO雷達的期望發射方向圖包含I個發射波束，并分別將第i個發射波束的中心指向記為ψ_i，將第i個發射波束的波束寬度記為Π_i，i∈{1,2,…,I}，進而得到MIMO雷達的期望發射方向圖的計算式P_d(θ)；其中，θ表示MIMO雷達的空域角度；N'和I分別為自然數；