[發(fā)明專利]基于雷達-通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710927416.1
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107907863B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海林;時晨光;汪飛;周建江
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 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(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發(fā)明公開了一種基于雷達?通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形設(shè)計方法，首先在組網(wǎng)雷達系統(tǒng)與通信系統(tǒng)工作于同一頻段的情況下，獲取目標相對各雷達的頻率響應(yīng)、傳播損耗、環(huán)境雜波PSD以及通信信號PSD；以最小化組網(wǎng)雷達系統(tǒng)中各雷達總發(fā)射能量為目標，在保證一定目標參數(shù)估計性能的前提下，建立基于雷達?通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形優(yōu)化設(shè)計模型，并通過KKT條件對模型進行求解。經(jīng)迭代計算，選取在滿足目標參數(shù)估計性能條件下使得組網(wǎng)雷達系統(tǒng)總發(fā)射能量最小的各雷達最優(yōu)發(fā)射波形作為最優(yōu)解，并將其帶入基于雷達?通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形X_i(f)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型中，得到符合約束條件的組網(wǎng)雷達系統(tǒng)最小總發(fā)射能量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達波形設(shè)計的技術(shù)領(lǐng)域，具體提出一種基于雷達-通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形設(shè)計方法。

背景技術(shù)

在進入網(wǎng)絡(luò)時代的今天，雷達與多雷達系統(tǒng)的一體化是現(xiàn)代戰(zhàn)爭與信息戰(zhàn)的必然要求，同時也是信息時代雷達系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。依托高度發(fā)達的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，未來變革的方向是“以傳感器為中心的戰(zhàn)爭”轉(zhuǎn)化為“以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭”，依賴網(wǎng)絡(luò)化的戰(zhàn)場系統(tǒng)，通過組網(wǎng)雷達系統(tǒng)信息融合為指揮員提供實時、透明的空間感知。它可從多視角、多維度提取目標特征信息，更準確、更可靠地估計探測區(qū)域內(nèi)威脅目標的位置、數(shù)量、屬性和技術(shù)參數(shù)等，縮短反應(yīng)時間，確保戰(zhàn)術(shù)需求。近年來，傳感器元器件水平、計算機軟硬件能力和網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)的不斷提高，為組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的實現(xiàn)特供了可能。組網(wǎng)雷達系統(tǒng)是指將不同工作體制、不同工作模式、不同極化方式的雷達適當組網(wǎng)，借助于無線數(shù)據(jù)鏈路鏈接成網(wǎng)，由系統(tǒng)融合中心統(tǒng)一調(diào)配而形成的一個有機整體。組網(wǎng)雷達系統(tǒng)可以有效地擴大傳統(tǒng)單站相控陣雷達的作用范圍，并按照戰(zhàn)爭態(tài)勢的變化自適應(yīng)地調(diào)整各雷達的工作狀態(tài)和輻射參數(shù)，充分發(fā)揮各雷達的優(yōu)勢，有效完成整個覆蓋范圍內(nèi)的目標探測、定位、跟蹤和識別等任務(wù)。

然而，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的雷達系統(tǒng)作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜。敵方無源探測系統(tǒng)通過接收己方雷達輻射的電磁波來實時獲得雷達位置和屬性等參數(shù)，具有作用距離遠、隱蔽性強、不易被發(fā)現(xiàn)等優(yōu)點，這對己方雷達的戰(zhàn)場生存能力和作戰(zhàn)效能構(gòu)成了嚴重威脅。另外，隨著戰(zhàn)場電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，密集頻譜條件下的雷達波形設(shè)計便成為了一個重要而極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的解決雷達與無線通信系統(tǒng)射頻(Radio Frequency，RF)頻譜擁塞的方法是使兩者的工作頻段分離，以避免對彼此形成干擾。然而，面對無線RF裝備數(shù)量的急劇增加和工作帶寬的日益擴展，傳統(tǒng)方法已經(jīng)越來越難以滿足雷達系統(tǒng)的實際需求。在這樣的背景下，頻譜共享環(huán)境中的雷達與無線通信系統(tǒng)采用波形優(yōu)化設(shè)計、頻譜資源管理等技術(shù)工作于同一頻段，而且可以有效地避免對彼此的工作性能造成影響。

上述方法雖然提出了組網(wǎng)雷達波形優(yōu)化設(shè)計的思想，在保證組網(wǎng)雷達目標參數(shù)估計性能的條件下，提高了系統(tǒng)的射頻隱身性能，但這些方法均未考慮雷達與通信系統(tǒng)頻譜共享的情況。另外，傳統(tǒng)的雷達波形設(shè)計方法均假設(shè)雷達與通信系統(tǒng)在頻譜上相互分離、互不影響，然而，在實際應(yīng)用中，隨著雷達與無線通信系統(tǒng)數(shù)量的急劇增加和工作帶寬的擴展，雷達與通信系統(tǒng)常常工作于同一頻段，雙方會對彼此的性能產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是：在考慮實際環(huán)境中組網(wǎng)雷達系統(tǒng)與通信系統(tǒng)工作于同一頻段的情況下，降低組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的波形總發(fā)射能量，提升系統(tǒng)射頻隱身性能。

發(fā)明目的：本發(fā)明從實際應(yīng)用出發(fā)，提出了一種基于雷達-通信頻譜共享的組網(wǎng)雷達波形設(shè)計方法，降低了組網(wǎng)雷達系統(tǒng)中各雷達的波形發(fā)射總能量，提升其射頻隱身性能。