[發明專利]基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法

有效

• 申請號: 201710927416.1
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107907863B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 李海林;時晨光;汪飛;周建江
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，包括如下步驟：

(6)確定目標頻率響應及通信信號PSD參數；

(7)確定組網雷達系統的輻射參數與目標參數估計性能門限

(8)構建拉格朗日目標函數L(|X_i(f)|²，μ_i，λ)，并確定滿足目標參數估計性能門限的最小發射波形總能量的表達式；其中，和λ為拉格朗日乘子，X_i(f)為雷達最優發射波形設計的數學模型；BW表示雷達發射波形帶寬，N_t表示組網雷達系統中雷達個數；

(9)設計可求解非線性方程L(|X_i(f)|²，μ_i，λ)最優化的KKT條件；

(10)實現非線性方程L(|X_i(f)|²，μ_i，λ)的最優化求解，獲得系統中各雷達的最優發射波形ESD|X_i(f)|²。

2.根據權利要求1所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：步驟(1)中所述參數包括：獲取目標相對各雷達的頻率響應能量雙程傳播損耗L_r，i、頻率f點對應的環境雜波功率譜密度PSD S_cc，i(f)以及通信信號PSD S_com(f)。

3.根據權利要求1所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：步驟(2)中所述組網雷達系統的輻射參數包括：波形帶寬BW、最小步進頻率Δf、各部雷達的發射天線增益和接收天線增益G、頻率f點對應的雷達接收機噪聲PSD S_nn，i(f)、回波持續時間T_y。

4.根據權利要求1所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：步驟(3)的具體方法為：采用互信息即MI表征目標參數估計性能，給定MI門限建立雷達最優發射波形X_i(f)設計的數學模型如下：

式中，BW表示雷達發射波形帶寬，N_t表示組網雷達系統中雷達個數，T_y表示目標回波持續時間，L_com，i表示通信系統到第i部雷達接收機的能量雙程損耗，S_nn，i(f)表示頻率f點對應的雷達接收機噪聲PSD；

引入拉格朗日乘子和λ，構建拉格朗日目標函數如下：

5.根據權利要求1所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：步驟(4)的具體方法為：分別對非線性方程L(|X_i(f)|²，μ_i，λ)中的|X_i(f)|²，μ_i與λ求一階偏導數，并通過令：

同時滿足|X_i(f)|²≥0與非線性最優化求解的KKT必要條件，獲取組網雷達系統最優發射波形模的平方|X_i(f)|²表達式為：

6.根據權利要求1或5所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：步驟(4)中所述的KKT必要條件為：

其中，所有帶“*”上標的變量分別表示各參數的最優解。

7.根據權利要求5所述的基于雷達-通信頻譜共享的組網雷達波形設計方法，其特征在于：所述組網雷達系統最優發射波形模的平方|X_i(f)|²表達式中的A^*＝(-λ^*)T_y是一個常數，它的大小取決于給定的MI門限：

經迭代計算，將滿足式(6)的A^*值代入式(4)中，求得使組網雷達系統總發射能量最小的一組發射波形作為最優解，并最終確定系統的總發射能量。