[發明專利]基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法

有效

• 申請號: 202110503892.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113238191B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李小龍;王辰宇;望明星;陳海旭;孫智;崔國龍;孔令講
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/35
• 分類號: G01S7/35;G01S7/41;G01S13/00;G06F30/20
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法，其特征在于，包括：

S1.雙基MIMO雷達系統采用OFDM-LFM信號作為發射信號，對遠場運動目標觀測期間，各個節點接收到來自所有節點的耦合回波；其中，第l個節點接收到的耦合回波z_l(t_m,t)表達式為

其中，A_n,l為n發l收的回波在傳播過程中的衰減系數，t為快時間，t_m為第m個脈沖對應的慢時間，w_n,l為由n發l收的回波在傳播過程中引入的加性高斯白噪聲，c為電磁波傳播速度，R_n,l(t_m)為收發節點與目標之間的瞬時距離和，q_n(t)為第n個節點的發射信號；

S2.對耦合回波進行下變頻處理，利用發射信號之間的正交性，對得到的基帶信號進行匹配濾波，從而實現耦合回波的分離；其中，n發l收的回波可以表示為

其中，*為卷積操作，B表示頻帶寬度，f_c表示信號的初始載頻，△f表示步進頻率間隔，γ_n表示步進頻系數，z′_l(t_m,t)為下變頻處理結果，表達式為：

z′_l(t_m,t)＝z_l(t_m,t)exp(-j2πf_ct),m＝1,...,M

h_n(t)為第n個初始發射基帶信號匹配濾波器，表達式為：

w′_n,l為n發l收的回波在匹配濾波后的噪聲，rect(·)為矩形脈沖調制函數，T表示脈沖寬度；

S3.對分離后的回波進行MTD處理，得到多路MTD輸出信號；其中，n發l收的回波MTD處理結果為

其中，A′_n,l為n發l收的回波沿慢時間方向進行FFT產生的增益，k_n,l表示第n個發射節點，第l個接收節點與目標之間的速度系數；v表示遠場目標水平速度；

S4.以其中一路MTD輸出信號為基準回波，對其它各路MTD輸出信號進行時延和多普勒的補償，并將補償后疊加結果的峰值作為目標函數，構建優化問題；目標函數表達式為：

其中，x表示待優化變量構成的向量，circshift(·)表示循環移位，max(·)表示取最大值，|·|表示取絕對值，為n發l收的回波的多普勒移位單元數，即相對于基準回波需要移動的多普勒單元數，為n發l收的回波的時延移位單元數；

S5.利用布谷鳥搜索算法尋找優化問題的全局最優解，得到最佳的時延和多普勒補償；

布谷鳥搜索中，首先設置鳥巢總數為M，初始化一組鳥巢x_i,i＝1,...,M，并設置宿主發現鳥蛋的概率p_a，最大迭代次數T，搜索范圍[x_min,x_max]；

利用萊維飛行實現全局尋優過程，產生新一代的鳥巢x_j

x_j＝x_i+α⊕s

其中，α表示步長系數，⊕表示點乘操作，s表示服從萊維分布的隨機搜索路徑向量；將新鳥巢x_j和舊鳥巢x_i的目標函數進行比較，保留目標函數較大的鳥巢；

隨后利用局部隨機行走實現局部尋優過程，產生新一代的鳥巢x_j′

x_j′＝x_j+ε⊕δ(p_a-rand)⊕(x_a-x_b)

其中，ε表示比例縮放因子，δ(·)表示沖激函數，p_a表示鳥蛋被發現的概率，rand表示(0,1)均勻分布的隨機數，x_a和x_b表示任意兩個鳥巢的值；同樣的，將新鳥巢x_j′和舊鳥巢x_j的目標函數進行比較，保留目標函數較大的鳥巢；

對新得到的一組鳥巢進行排序，并找到當前目標函數最大的鳥巢x_max；接下來進行循環迭代，直至達到最大迭代次數，并輸出得到的全局最優解即為最佳的時延和多普勒補償；

S6.利用最佳的時延和多普勒補償，對除基準回波外的其它各路MTD輸出信號進行時延和多普勒的補償，最終得到各節點回波信號的非相參積累結果，非相參積累結果表達式為：

表示n發l收的回波對應的最佳多普勒移位單元數，表示n發l收的回波對應的最佳時延移位單元數。