[發明專利]一種基于相對熵的制導雷達射頻隱身波形設計方法

在審

• 申請號: 202011572624.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112684420A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 汪飛;謝丁速;竇山岳;翁雨昊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/38
• 分類號: G01S7/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于相對熵的制導雷達射頻隱身波形設計方法。首先，基于常見的線性調頻信號和相位編碼信號設計了一種脈內頻率調制、脈間相位調制的雷達波形；然后，利用背景高斯白噪聲與觀測信號的相對熵，來構建制導雷達波形的射頻隱身性能表征參量；最后，針對所設計的雷達波形，綜合考慮其模糊性能和射頻隱身性能，設計了一種最優波形選擇方法，并從其探測以及射頻隱身性能進行詳細的仿真對比分析，驗證了所設計算法具有較優的射頻隱身波形選擇能力和較好的魯棒性。

技術領域

本發明涉及復雜調制的寬帶雷達波形設計，特別是涉及一種基于相對熵的制導雷達射頻隱身波形設計方法。

背景技術

制導雷達發射波形的設計不僅影響雷達的信號處理方式，還直接影響雷達的作用距離、分辨力和測量精度等潛在性能。雷達波形一方面需要具有較好的檢測性能，以滿足雷達對目標探測與跟蹤的基本需求；此外，雷達波形還需要具備良好的低截獲性能。

目前，雷達波形設計的研究主要集中兩種思路，一種是Sussman S M提出的“波形組合”法，通過數學和通信的方法組合各種復雜波形進行調制結合，期望設計出一種性能極優的固定發射波形。第二種是Rihaczek等人提出的“最優波形選擇”法，針對實際作戰場景需要，選擇最合適的波形，這也是現代多功能雷達采用多種發射信號以適用不同場景的目的。2008年，法國的Kassab R提出了準連續波雷達的模糊函數和信號波形設計算法，較好地解決了準連續波雷達回波信號的遮蔽問題。然而他們均未對所設計波形的低截獲特性進行理論上的分析和仿真驗證。2009年，SriDevi K和Rani E D提出在二相編碼信號中引入LFM信號和NLFM(Non Linear Frequency Modulation，NLFM)信號，并考慮從其旁瓣電平、主瓣寬度和多普勒容限等角度設計其雷達波形。2011年，北京理工大學的劉姜玲等人設計了一種正交信號激勵的天線陣列形式，可最小化天線輻射能量。西安電子科技大學在2020年公開的專利號CN 111812612 A中已披露一種基于基于子陣正交LFM信號的MIMO雷達部分相關波形設計方法。北京理工大學在2020年公開的專利號CN 110082731 A中已披露一種以最大化接收機輸出SINR為設計準則的連續相位MIMO雷達最優波形設計方法。

上述波形設計方法綜合來說，可以有效提高雷達的探測能力與抗干擾能力，但是容易忽略其射頻隱身性能。因此尋求一種雷達射頻隱身波形的表征參量，并以此設計具備良好射頻隱身性能的雷達波形，則是現有技術中有待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對常見的單一調制雷達信號與復合調制信號，綜合考慮其模糊性能和射頻隱身性能，設計一種最優射頻隱身波形選擇方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于相對熵的制導雷達射頻隱身波形設計方法，包括如下步驟：

(1)首先，分析線性調頻信號(Linear Frequency Modulation，LFM)的時頻特性，其時域和頻域表達式記作：

其中，T為信號脈寬，f₀是雷達的中心頻率，μ＝B/T是LFM系數，B為信號頻偏，c(v)，s(v)為菲涅爾積分，

(2)接著，分析Barker碼信號的時頻特性，其時域和頻域表達式記作：

其中，a(t)是信號包絡，f₀是信號載頻，是相位調制函數，對于二相編碼信號，其取值只有0和π，P由Barker碼序列決定。

(3)采樣子脈沖內部頻率調制，子脈沖之間相位調制的調制方式設計復合調制雷達波形，如：LFM-Barker碼信號。LFM-Barker碼的復包絡和頻域表達式記作：