[發明專利]一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計方法

有效

• 申請號: 201710228641.6
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106970368B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 崔國龍;付月;王祥麗;陳璐;孔令講;易偉;張天賢;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 張楊

該發明公開了一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計方法，屬于雷達波形設計領域，特別涉及一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計，提供了一種恒模相位編碼序列設計方法。期間用到矩陣特征值估計相關理論，避免了由非零多普勒頻移可能帶來的特征值分解過程，降低了算法復雜度，另外加速策略的引入進一步提升了算法效率，相對于現有梯度算法在優化效果和算法效率上都有很大的提升。優化的波形在感興趣的距離?多普勒范圍內具有很低的旁瓣電平，能使模糊函數在目標尖峰附近形成一個明顯的凹槽，以此改善恒模相位編碼的模糊函數特性，提高單脈沖目標檢測的性能。

技術領域

本發明屬于雷達波形設計領域，特別涉及一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計，提供了一種恒模相位編碼序列設計方法。優化的波形在感興趣的距離-多普勒范圍內具有很低的旁瓣電平，能使模糊函數在目標尖峰附近形成一個明顯的凹槽，以此改善恒模相位編碼的模糊函數特性，提高單脈沖目標檢測的性能。

背景技術

針對現代雷達對距離分辨率、測量精度以及電子對抗能力等諸多要求，模糊函數為系統地研究最優波形提供了基本的研究平臺。模糊函數可以作為單一目標距離和速度的精度與分辨率評估尺度，并且根據這些參數解決如何可靠地區分多個目標，因此模糊函數在雷達理論中引起廣泛地關注。首先，模糊函數是研究雷達信號波形的重要工具。依賴于模糊函數，可對雷達信號進行定量的分析，以更好地評估雷達信號進行目標檢測與估計的能力。另外，模糊函數也是雷達信號波形設計的有效工具。其描述了系統采用什么樣的發射波形，將具有什么樣的分辨力、模糊度、測量精度和雜波抑制能力等潛在性能，因此，雷達波形的設計可以通過其自模糊函數的優化來實現。

通常而言，采用隨機編碼序列或者其他簡單編碼序列可以獲得圖釘型的模糊函數，其在整個模糊函數平面內有較低的旁瓣電平。但是，在實際的目標檢測應用場景中，目標尖峰附近的旁瓣電平值更為重要，因此，需要其模糊函數在以目標為中心的一定距離-多普勒范圍內有更低的值，以凸顯目標，提高檢測性能。現有技術往往針對模糊函數0延時剖面的局部優化，以降低無多普勒失配情況下的距離旁瓣，若將此類技術推廣到動目標檢測情況，由于有多普勒的平移，優化效果惡化甚至失效。F.Arlery在文獻“EfficientGradient Method for Locally Optimizing the Periodic/Aperiodic AmbiguityFunction,IEEE Radar Conference,2016.”中提出用高效梯度算法(Efficient GradientMethod)實現模糊函數的二維局部優化，其利用FFT計算梯度下降方向，減少了計算復雜度，但相對于本發明方法仍具有較低的算法效率和較差的優化效果。

發明內容

本發明針對背景技術的不足之處提出一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計方法，其目的在于降低模糊函數在感興趣的距離-多普勒二維平面內的平均積分旁瓣電平，并在優化效果以及算法效率相對現有技術都得到明顯改善，為噪聲環境下單脈沖進行高速目標檢測提供性能保證。

本發明的技術方案為一種基于模糊函數局部優化的雷達波形設計方法，該方法包括以下幾個步驟：

步驟1：單基地雷達發射恒模相位編碼信號

其中相位根據模糊函數定義，建立相位編碼序列自模糊函數表達式A(k,f)＝|x^HJ_kx_f|²，其中k表示延時單元，f表示歸一化多普勒頻率；x_f為序列的多普勒平移形式；J_k為平移矩陣；|·|表示取模操作；

步驟2：選擇優化的距離單元范圍和多普勒頻率范圍[f₁,f₂]，所述距離單元范圍由權向量w_k確定，若將[f₁,f₂]以間隔Δf等分成L份則第l個頻點f_l＝f₁+(l-1)Δf，則基于自模糊函數的平均加權積分旁瓣電平可表示為：