[發明專利]一種基于可行點追蹤的機載MIMO雷達收發聯合設計方法

在審

• 申請號: 202111236148.1
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN113960584A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 李志匯;周青松;師俊朋;唐波;李小波;李磊;牛朝陽;石樹杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50
• 代理公司: 西安方諾專利代理事務所(普通合伙) 61285
• 代理人: 李思瓊

本發明屬于雷達技術領域，具體地涉及一種基于可行點追蹤的機載MIMO雷達收發聯合設計方法。包括以下步驟：步驟1：建立機載MIMO雷達波形相關信號模型；步驟2：建立基于最大化最差情形輸出SCNR的機載MIMO雷達發射波形和接收濾波器組的聯合設計問題模型；步驟3：針對步驟2建立的聯合設計問題模型，采用基于FPP?SCA的機載MIMO雷達收發聯合設計方法，獲得步驟2聯合設計問題模型的最優解。通過在目標可能出現的區域設計一組接收濾波器來解決目標參數不確定帶來的輸出SCNR的下降問題，設計了一種基于FPP?SCA的聯合設計方法求解最優波形。仿真表明，本發明的方法在最差輸出SCNR以及運算時間上得到了顯著提升，在目標參數存在誤差時具有較優的檢測性能。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體地涉及一種基于可行點追蹤的機載 MIMO雷達收發聯合設計方法。

背景技術

機載雷達能夠有效提升對低空、遠程目標的檢測性能，但是機載雷達下視工作時會遇到非常強的地雜波，導致目標淹沒在雜波背景中?？諘r自適應處理(Space timeadaptive processing，STAP)聯合空域和時域對接收回波進行處理，能夠有效地抑制強地雜波并且提升目標的檢測性能。

多輸入多輸出(multiple-input multiple-output，MIMO)雷達能夠通過不同的天線靈活發射不同的波形，MIMO雷達利用波形分集的特性可以設計不同的發射波形。認知雷達將雷達的自適應接收擴展到發射端，構成接收機、發射機與外界環境的全自適應架構，能夠利用反饋信息在發射端設計與外界環境匹配的最優波形，從而提升雷達系統的性能。

將機載MIMO雷達接收端的自適應處理擴展到發射端，開展機載MIMO 雷達發射波形和接收濾波器聯合設計，使機載MIMO雷達能夠根據實際環境信息設計最優的發射波形和接收濾波器，從而實現了系統與環境的最佳匹配，提升了機載MIMO雷達應對復雜環境的能力。

當前關于機載MIMO雷達發射波形和接收濾波器聯合設計的研究大都是基于先驗信息準確已知。實際情況下很難獲取準確的先驗信息，當先驗信息不準確時，導致所設計的波形和處理器不僅不能提升目標的檢測性能，反而導致系統性能的嚴重惡化。針對目標多普勒頻率和角度的不確定性，采用PAPR和發射功率約束的MIMO-STAP雷達聯合設計方法，但該方法計算復雜度高，且仿真場景僅考慮三個獨立干擾。也有在已知目標多普勒頻率和空域角度統計分布的基礎上，推導平均輸出信雜噪比 (signal-to-clutter-plus-noiseratio，SCNR)作為優化準則，提出了四種穩健聯合設計方法。還有針對目標先驗信息未知情形，采用最差情況下的SCNR作為優化準則，并研究了能量約束、相似性約束和峰均比約束下的收發聯合設計方法。最后還有針對雜波背景下擴展目標的檢測問題，有人提出一種基于半正定規劃和隨機化的發射波形和接收濾波器聯合設計方法，但該方法需求兩個半正定規劃問題，計算復雜度高。

因此，當前技術的缺點是：當先驗信息不準確或者不充分時，現有機載MIMO雷達發射波形和接收濾波器的聯合設計方法性能嚴重下降；傳統基于半正定規劃和隨機化方法的計算復雜度高，需尋找低運算量的求解算法。

發明內容

本本發明針對目標角度和多普勒參數不準確時機載MIMO雷達發射波形和接收濾波器聯合設計問題，設計一組與目標可能存在區域匹配的濾波器，考慮實際波形的恒模和相似性波約束并以最大化最差情形輸出 SCNR為優化目標建立基于極大化極小的聯合設計問題，提出了一種迭代優化方法來優化發射波形和接收濾波器組，其中，設計了一種基于FPP-SCA的算法來求解恒模和相似性約束的最優波形。并仿真實驗驗證了所提方法的有效性。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于可行點追蹤的機載MIMO雷達收發聯合設計方法，包括以下步驟：

步驟1：建立機載MIMO雷達波形相關信號模型；