[發(fā)明專利]基于俯仰MIMO的低空目標(biāo)探測(cè)寬帶雷達(dá)系統(tǒng)及陣列優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710299712.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN106990391B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉泉華;楊發(fā)偉;徐峰;曾濤;龍騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/28
• 分類號(hào): G01S7/28;G01S7/36
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;仇蕾安

1.基于俯仰MIMO的低空目標(biāo)探測(cè)寬帶雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，包括天線分系統(tǒng)、收發(fā)組件分系統(tǒng)、射頻信道分系統(tǒng)、波形產(chǎn)生分系統(tǒng)、頻綜分系統(tǒng)、信號(hào)處理分系統(tǒng)以及顯控終端分系統(tǒng)；

所述天線分系統(tǒng)采用俯仰向六通道稀疏多輸入輸出MIMO陣列；

所述波形產(chǎn)生分系統(tǒng)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC播放板卡產(chǎn)生出六通道中頻信號(hào)，該中頻信號(hào)形式采用頻率相位復(fù)合編碼信號(hào)，即通過頻率編碼及相位編碼，保證各通道中頻信號(hào)之間的正交性；所述六通道中頻信號(hào)進(jìn)入頻綜分系統(tǒng)；

所述頻綜分系統(tǒng)對(duì)六路頻率相位復(fù)合編碼正交信號(hào)進(jìn)行上變頻，所述六路頻率相位復(fù)合編碼正交信號(hào)上變頻后的頻率符合收發(fā)組件分系統(tǒng)的收發(fā)頻率，上變頻后的信號(hào)發(fā)送至所述射頻信道分系統(tǒng)；

所述射頻信道分系統(tǒng)將上變頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)發(fā)送至所述收發(fā)組件分系統(tǒng)；

所述收發(fā)組件分系統(tǒng)將所述射頻信號(hào)通過所述天線分系統(tǒng)發(fā)射出去，形成發(fā)射波束，收發(fā)組件分系統(tǒng)同時(shí)通過所述天線分系統(tǒng)接收目標(biāo)的回波信號(hào)，并將回波信號(hào)通過射頻信道分系統(tǒng)發(fā)至所述頻綜分系統(tǒng)；

所述頻綜分系統(tǒng)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行下變頻，所述回波信號(hào)下變頻后的頻率符合所述信號(hào)處理分系統(tǒng)的工作頻率，下變頻后的回波信號(hào)發(fā)送至所述信號(hào)處理分系統(tǒng)；

所述信號(hào)處理分系統(tǒng)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理獲得一維距離像和一次點(diǎn)跡；所述信號(hào)處理分系統(tǒng)接收顯控終端分系統(tǒng)的控制指令，在控制指令的控制下將一維距離像和一次點(diǎn)跡發(fā)至顯控終端分系統(tǒng)進(jìn)行顯示；

其中，六通道稀疏MIMO陣列中采用模擬退火算法完成陣列中各陣元的位置優(yōu)化，尋優(yōu)準(zhǔn)則是方向圖沒有柵瓣并且峰值旁瓣電平滿足系統(tǒng)要求；

包括如下步驟：

步驟1、設(shè)置陣列坐標(biāo)邊界，給定波束指向的初始值；

步驟2、在當(dāng)前波束指向下利用模擬退火算法，以陣列方向圖峰值旁瓣比為優(yōu)化函數(shù)，確定優(yōu)化的陣元坐標(biāo)；

對(duì)所述優(yōu)化的陣元坐標(biāo)，引入廣義升余弦函數(shù)，采用模擬退火方法優(yōu)化廣義升余弦函數(shù)的系數(shù)，使得利用優(yōu)化后的廣義升余弦函數(shù)計(jì)算出的當(dāng)前波束指向的方向圖的峰值旁瓣比滿足預(yù)設(shè)的要求，確定優(yōu)化后的廣義升余弦函數(shù)；

步驟3、判斷當(dāng)前波束指向下所述優(yōu)化的陣元坐標(biāo)中，陣元坐標(biāo)間距是否滿足系統(tǒng)要求，不滿足則舍棄該陣列坐標(biāo)位置優(yōu)化的結(jié)果，重新設(shè)置波束指向當(dāng)前值，返回步驟2，否則進(jìn)入步驟4；

步驟4、利用所述優(yōu)化后的廣義升余弦函數(shù)計(jì)算所有波束指向下的權(quán)矢量，并得到對(duì)應(yīng)該波束指向下的方向圖，計(jì)算方向圖峰值旁瓣比，若所有波束指向下對(duì)應(yīng)的方向圖峰值旁瓣比均滿足預(yù)設(shè)的要求則以所述優(yōu)化的陣元坐標(biāo)作為陣元位置部署結(jié)果，否則返回步驟2；

以所述陣元位置部署結(jié)果對(duì)六通道稀疏MIMO陣列進(jìn)行陣元位置設(shè)置。

2.如權(quán)利要求1所述的基于俯仰MIMO的低空目標(biāo)探測(cè)寬帶雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟2中的廣義升余弦函數(shù)具體為：

win(v)＝(1-a)-acos[2π(v-1)/(N-1)],0≤a≤0.5

其中，win(*)表示陣元v對(duì)應(yīng)的方向圖權(quán)矢量的加窗函數(shù)，N表示陣元個(gè)數(shù)，v表示當(dāng)前陣元序號(hào)，a表示窗函數(shù)優(yōu)化參數(shù)；

所述步驟4中的權(quán)矢量為：

w ＝ [R^-1 α ( θ ₀ )] · win

其中θ₀表示波束指向，R表示陣列的干擾噪聲協(xié)方差矩陣，α(θ₀)表示當(dāng)前波束指向下的目標(biāo)導(dǎo)向矢量，· 表示點(diǎn)乘。