[發明專利]一種用于MIMO雷達主瓣抗干擾的發射初相優化方法

有效

• 申請號: 201710630558.1
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107390188B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李軍;尉澤華;張玉洪;廖桂生;錢佳川;劉志剛
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 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

1.一種用于MIMO雷達主瓣抗干擾的發射初相優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定MIMO雷達，所述MIMO雷達包含發射陣和接收陣，設定發射陣的發射信號初相，并且確定代價函數；

所述設定發射陣的發射信號初相，還包括：

發射陣包括M個發射陣元，接收陣包括N個接收陣元，M和N取值相等；發射陣和接收陣的陣元間距相等，記為陣元間距d；MIMO雷達的檢測范圍內存在目標，發射陣發射信號經過目標反射后的信號為期望信號，將期望信號對于發射陣的空間角記為θ_T，將期望信號對于接收陣的空間角度記為θ_R，進而得到期望信號的發射導向矢量v_T(θ_T)和期望信號的接收導向矢量v_R(θ_R)，其表達式分別為：

發射陣發射信號并經過目標反射后被接收陣接收，然后再經過匹配濾波處理，進而得到期望信號的導向矢量v_TR，其表達式為：

其中，λ表示發射陣的發射信號波長，d表示陣元間距，代表Kronecker乘積，○表示Hadmard乘積，e表示指數函數，上標j表示虛數單位，上標T表示轉置操作，u₀表示發射陣的發射信號初相，1≤m≤M，φ_m表示第m個發射陣元的發射信號初相，每一個發射陣元的發射信號初相未知；M表示發射陣內包含的發射陣元個數，N表示接收陣內包含的接收陣元個數；

所述確定代價函數，其過程為：

設定MIMO雷達的檢測范圍內存在N'個干擾信號，第i個干擾信號的來波方向為θ_i，1≤i≤N'，則第i個干擾信號的導向矢量v_Ii(θ_i)為：

在接收陣得到第i個干擾信號的協方差矩陣為R_i：

其中，表示第i個干擾信號經過接收陣接收之后再進行匹配濾波后的輸出信號，I_MN表示M×N維單位矩陣，θ_i表示第i個干擾信號的來波方向，σ²表示每個干擾信號的方差，E表示求期望，N表示接收陣內包含的接收陣元個數，代表Kronecker乘積，上標H表示共軛轉置操作；

對第i個干擾信號的協方差矩陣R_i進行特征分解，得到第i個干擾信號的協方差矩陣R_i的M個互不相關的特征矢量，分別為第1個特征矢量y₁、第2個特征矢量y₂、第3個特征矢量y₃、...、第M個特征矢量y_M，其表達式分別為：

將期望信號的導向矢量v_TR向第i個干擾信號的協方差矩陣R_i的M個互不相關的特征矢量分別作投影，得到M個投影，分別為第i個干擾信號的協方差矩陣R_i的第1個特征向量投影第i個干擾信號的協方差矩陣R_i的第2個特征向量投影第i個干擾信號的協方差矩陣R_i的第M個特征向量投影其表達式分別為：

將M個投影相加，并將相加后的結果記為代價函數|p|，其表達式為：

其中，||v_R(θ_R)||₁表示期望信號的接收導向矢量v_R(θ_R)的1范數，·表示向量相乘，min表示求取最小值操作，ο表示Hadmard乘積，上標H表示共軛轉置操作，N'表示設定的干擾信號總個數，為大于0的正整數；

步驟2，獲取添加線性相位約束之后的發射陣的發射信號初相，并設定初相搜索范圍，進而得到發射陣的發射信號初相初值

步驟3，初始化：設置相位步長，以及迭代次數D，D為大于0的正整數；令k表示第k次迭代，1≤k≤D；

將第k-1次迭代后發射陣的發射信號初相記為令l表示第k-1次迭代后發射陣的發射信號初相中的第l個元素，k和l的初始值分別為1；

1≤l≤M，M表示發射陣內包含的發射陣元個數，與第k-1次迭代后發射陣的發射信號初相中包含的元素個數取值相等，M為大于0的正整數；

步驟4，根據第k-1次迭代后發射陣的發射信號初相計算得到第k次迭代后的代價函數值；

步驟5，令l的值加1，若l≤M，則返回步驟4；

若lM，則將l的值初始化為1，并令k的值加1，執行步驟6；

步驟6，若k≤D，則返回步驟4；

若kD，則迭代停止，并將迭代停止時對應的發射陣的發射信號初相，作為發射陣的發射信號最優初相。