[發(fā)明專利]基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711082783.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN108008361B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)晨光;汪飛;李海林;周建江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/38
• 分類號(hào): G01S7/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法，其特征是，包括如下步驟：

1)根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)，確立目標(biāo)頻率響應(yīng)、MIMO雷達(dá)發(fā)射信號(hào)和雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率譜，并確定干擾系統(tǒng)的輻射參數(shù)與干擾性能MI門限參數(shù)；

2)以最小化機(jī)載電子干擾系統(tǒng)總發(fā)射功率為目標(biāo)，在滿足一定干擾性能的條件下，建立基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)模型；

3)通過(guò)拉格朗日乘數(shù)法對(duì)模型進(jìn)行求解，在滿足干擾性能門限δ_MI的最小干擾總功率的情況下，確定拉格朗日乘子的最優(yōu)解；

4)將步驟3)得到的最優(yōu)解代入卡羅需-庫(kù)恩-塔克條件的必要條件獲取分布式MIMO雷達(dá)的最佳干擾發(fā)射波形，從而形成分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方案；

所述步驟1)具體內(nèi)容為：

獲取分布式MIMO雷達(dá)發(fā)射信號(hào)矩陣S，目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)h，雷達(dá)接收機(jī)處噪聲n作為先驗(yàn)知識(shí)；

其中，S＝[S₁,S₂,…,S_N]，N為分布式MIMO雷達(dá)發(fā)射天線個(gè)數(shù)，系統(tǒng)中第i部天線的發(fā)射信號(hào)S_i為M×L維Toeplitz矩陣，M為雷達(dá)回波信號(hào)長(zhǎng)度，L為目標(biāo)頻率響應(yīng)長(zhǎng)度，且有M＝NL；

目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的頻率響應(yīng)h為一個(gè)零均值復(fù)高斯隨機(jī)矢量，且滿足其中，Ξ_h為目標(biāo)頻率響應(yīng)協(xié)方差矩陣；

雷達(dá)接收機(jī)處噪聲n為一個(gè)零均值復(fù)高斯隨機(jī)矢量，且滿足其中，Ξ_n為噪聲協(xié)方差矩陣；

所述步驟2)具體內(nèi)容為：

根據(jù)事先給定的干擾性能MI門限δ_MI，建立基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)最優(yōu)干擾波形設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型：

式中，I_NL表示NL階的單位矩陣，S表示雷達(dá)發(fā)射信號(hào)矩陣，上標(biāo)(·)^H表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，干擾信號(hào)J為一個(gè)零均值復(fù)高斯隨機(jī)矢量，且滿足其中，Ξ_J為干擾協(xié)方差矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法，其特征是，所述步驟2)處理后采用特征值分解，協(xié)方差矩陣Ξ_h、Ξ_J、Ξ_n可分別分解如下：式中，U_h、U_J和U_n分別為酉矩陣，對(duì)角矩陣，其中，λ_i、和分別為相應(yīng)對(duì)角矩陣的特征值；

經(jīng)矩陣運(yùn)算，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為：式中，為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)矩陣S的特征值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法，其特征是，所述步驟3)具體包括如下步驟：

31)引入拉格朗日乘子ξ，構(gòu)建拉格朗日乘子式

32)設(shè)計(jì)可求解非線性方程最優(yōu)化的卡羅需-庫(kù)恩-塔克條件：

33)采用二分法迭代計(jì)算確定最優(yōu)化的卡羅需-庫(kù)恩-塔克條件下的拉格朗日乘子。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法，其特征是，所述步驟32)包括如下內(nèi)容：

將上式中分別對(duì)與ξ求一階偏導(dǎo)數(shù)，并令：

同時(shí)滿足與非線性最優(yōu)化求解的KKT必要條件，如下所示：其中，帶“*”上標(biāo)的變量分別表示各參數(shù)的最優(yōu)解。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于射頻隱身的分布式MIMO雷達(dá)干擾波形設(shè)計(jì)方法，其特征是，所述步驟33)的具體內(nèi)容為：

通過(guò)求解式(2)，機(jī)載電子干擾系統(tǒng)的最優(yōu)干擾波形可表示為：

ξ^*是一個(gè)常數(shù)，其大小取決于給定的MI門限：

經(jīng)二分法迭代計(jì)算，將滿足式(4)的ξ^*值代入式(3)中，求得使機(jī)載電子干擾系統(tǒng)總發(fā)射功率最小的一組干擾波形作為最優(yōu)解，并最終確定系統(tǒng)的干擾總功率。