[發(fā)明專利]一種基于目標(biāo)特性的窄帶雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810397337.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN109061568B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪飛;仲慧敏;陳軍;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): G01S7/02
• 分類號(hào): G01S7/02;G01S7/36
• 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: 吳旭

1.一種基于目標(biāo)特性的窄帶雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，其特征在于：首先，求解目標(biāo)散射信號(hào)與雷達(dá)接收信號(hào)之間的互信息作為評(píng)價(jià)雷達(dá)性能的標(biāo)準(zhǔn)；再求解敵方截獲接收機(jī)的截獲接收信號(hào)與噪聲信號(hào)之間的相對(duì)熵作為評(píng)價(jià)敵方截獲性能的標(biāo)準(zhǔn)；以所述互信息最大化和所述相對(duì)熵最小化來設(shè)計(jì)優(yōu)化窄帶波形；綜合使用內(nèi)點(diǎn)法和序列二次規(guī)劃求解基于目標(biāo)特性的所述優(yōu)化窄帶波形模型，得到基于目標(biāo)特性的雷達(dá)峰值功率變化和不同門限下的信噪比差值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)特性的窄帶雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，其特征在于：求解目標(biāo)散射信號(hào)與雷達(dá)接收信號(hào)之間的互信息作為評(píng)價(jià)雷達(dá)性能的標(biāo)準(zhǔn)包括如下步驟：表示出發(fā)射信號(hào)和目標(biāo)散射信號(hào)中包含的關(guān)于目標(biāo)脈沖響應(yīng)的信息量，將其轉(zhuǎn)化為最大化互信息問題，最大化互信息量表示為：

式中，S、X、Y分別表示離散發(fā)射信號(hào)、離散目標(biāo)散射信號(hào)、離散接收信號(hào)；

根據(jù)最大化互信息I(X；Y|S)即最大化互信息I(H；Y|S)，將發(fā)射信號(hào)的帶寬W分為一系列不相交的子帶，子帶寬度為Δf，相應(yīng)的每個(gè)子帶中有參數(shù)S_k、X_k、Y_k和N_k，N_k表示子帶中離散高斯加性白噪聲；每個(gè)子帶中的互信息計(jì)算為：

令Δf趨近0，互信息I(X；Y|S)是I(X_k；Y_k|S)在帶寬W上的積分：

其中，β是衰減系數(shù)，S(f_k)是子帶k中發(fā)射信號(hào)頻域表示，σ_H(f_k)是子帶k相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)脈沖響應(yīng)的方差，P_N(f_k)是子帶k中雷達(dá)高斯加性白噪聲的單邊功率譜密度，T是發(fā)射信號(hào)周期，G_t是發(fā)射天線增益，G_r是接收天線增益，λ是發(fā)射波長(zhǎng)，L₁是發(fā)射路徑損耗，L₂是接收路徑損耗，R為發(fā)射信號(hào)傳播距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于目標(biāo)特性的窄帶雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，其特征在于：求解敵方截獲接收機(jī)的截獲接收信號(hào)與噪聲信號(hào)之間的相對(duì)熵作為評(píng)價(jià)敵方截獲性能的標(biāo)準(zhǔn)包括如下步驟：用概率密度分布函數(shù)表示截獲接收機(jī)攔截信號(hào)和噪聲信號(hào)，再用相對(duì)熵D_KL(Z；N|S)表示兩種概率分布距離值，即將波形優(yōu)化問題轉(zhuǎn)為求解最小相對(duì)熵，最小相對(duì)熵的表達(dá)式為：

式中，f_Z和f_N分別表示攔截信號(hào)Z和噪聲信號(hào)N的概率分布函數(shù)，D代表距離值；

把攔截信號(hào)的頻率間隔F分成一系列不相關(guān)的子帶F_k，子帶寬為Δf；每個(gè)子帶內(nèi)的噪聲信號(hào)服從標(biāo)準(zhǔn)高斯分布，即所以每個(gè)子帶內(nèi)的截獲信號(hào)則Z(f_k)和N(f_k)之間的相對(duì)熵為：

其中，γ是系數(shù)，G_I代表截獲接收機(jī)的天線增益，是每個(gè)子帶內(nèi)的高斯加性白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，P_N(f_k)是子帶k中雷達(dá)噪聲信號(hào)的單邊功率譜密度；

令Δf趨近0，相對(duì)熵D_KL(Z；N|S)是D_KL(Z(f_k)；N(f_k)|S(f_k))在頻帶W上的積分。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于目標(biāo)特性的窄帶雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，其特征在于：優(yōu)化窄帶波形模型描述為：

其中，P_s是平均發(fā)射功率，S(f)是發(fā)射信號(hào)頻域表示；

將多元目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化，使用內(nèi)點(diǎn)法和序列二次規(guī)劃算法求解基于目標(biāo)特性的所述優(yōu)化窄帶波形模型：