[發明專利]一種基于相似性約束的雷達慢時間域恒模信號設計方法

有效

• 申請號: 201710156233.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN107015210B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 崔國龍;余顯祥;付月;盧術平;張天賢;孔令講;易偉;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 張楊

該發明公開了一種色高斯環境下雷達慢時間發射信號設計方法，屬于雷達信號處理領域，特別涉及雷達慢時間域信號設計方法。為提高加性色高斯噪聲下動目標檢測性能，以恒模與相似性約束，通過優化SNR，提出了一種具有高效率與高性能的單基地雷達慢時間信號設計方法。實現本發明的思路是，首先建立單基地雷達系統慢時間信號模型，推導目標函數并構造優化問題，最后求解優化問題。本發明方法采用序列迭代的算法，每步迭代中優化信號的一個元素，繼而將一個高維優化問題轉換成多個有閉式解的一維優化問題，大大降低了計算復雜度，提高了求解效率，同時具有高的SNR。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，特別涉及雷達慢時間域信號設計方法，適用于色高斯環境下單基地雷達的動目標檢測。

背景技術

雷達慢時間域信號設計技術是一項發射端技術，該技術通過優化波形與動目標匹配，與環境失配，從而抑制干擾，提高動目標檢測能力，在雷達信號檢測領域有廣闊的應用價值。色高斯環境下的動目標檢測是雷達信號檢測中常見的一類問題，為提高雷達在該干擾下的檢測性能，通常利用色高斯的二階統計特性，設計雷達發射信號以獲得最大的輸出信噪比(SNR)，從而提高雷達對動目標的檢測性能。

為切合實際應用的場景，雷達發射信號通常需要滿足一些約束條件。具體而言，為充分利用雷達發射機的發射功率，設計的信號滿足恒模約束或者峰均比(PAR)約束。此外，希望設計的發射信號像某些基準信號(比如線性調頻信號)具有良好的模糊函數特性或者脈沖壓縮特性，則需對信號加以相似性約束，以保持與基準信號的一定相似度。以恒模與相似性約束，輸出信噪比為目標函數，則形成的色高斯環境下雷達發射信號設計問題是一個沒有解析解的非確定性多項式問題。文獻“A.De Maio,S.De Nicola,Y.Huang,Z.Luo，andS.Zhang，``Design of phase codes for radar performance optimization with asimilarity constraint,”IEEE Trans.Signal Process.,vol.57,no.2,pp.610-621,Feb.2009”利用了半正定松弛(SDR)方法與隨機化理論進行求解。然而，該方法具有較大的計算復雜度，優化效率低，實現的SNR有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，為提高加性色高斯噪聲下動目標檢測性能，以恒模與相似性約束，通過優化SNR，提出了一種具有高效率與高性能的單基地雷達慢時間信號設計方法。實現本發明的思路是，首先建立單基地雷達系統慢時間信號模型，推導目標函數并構造優化問題，最后求解優化問題。

本發明的技術方案是：一種色高斯環境下雷達慢時間發射信號設計方法，其包括如下步驟：

步驟1：建立單基地雷達系統模型；

考慮單基地雷達在一個相關處理間隔CPI內發射N個脈沖，且在接收端對每個脈沖在其相應脈沖重復周期PRT內完成匹配濾波并進行峰值采樣，則得到的觀測向量為：

x＝αs⊙p(f_d)+v

其中，α是表示目標雷達截面積RCS的參數，s＝[s₁,s₂,...,s_N]^T是N×1維的雷達發射的慢時間信號，s_n是s中的第n個元素，[·]^T表示轉置操作符，⊙為Hadamard積；

p(f_d)＝[1,exp(j2πf_d),...,exp(j2πf_d(N-1))]^T為目標頻率導向矢量，exp(·)為指數函數，f_d為目標歸一化多普勒，v是N×1維的0均值加性色高斯噪聲矢量，其協方差矩陣M＝E[vv^H]是一個N×N維的矩陣，其中E[·]表示數學期望；

步驟2：構建優化問題；