[發明專利]基于黎曼置信域優化的MIMO雷達波形生成方法

在審

• 申請號: 202210083201.7
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114442085A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張偉見;殷友廷;沈凡
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明圍繞MIMO雷達探測性能提升的需求，針對MIMO雷達的波形優化技術進行了研究，研制了具有優于國內外已有方法的MIMO雷達波形優化技術，特別公開了基于黎曼置信域優化的MIMO雷達波形生成方法，解決了恒模約束在波形設計中的限制問題。本發明可以比現有方法在MIMO雷達接收端獲得更高的信干噪比。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域。

背景技術

近年來，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷達以其較高的目標探測和跟蹤能力，吸引了較為廣泛的關注。要提升MIMO雷達的探測能力，就需要對其發射波形進行一定的優化設計。

目前，圍繞MIMO雷達波形優化的主要目標為四大類：最大化SINR，正交波形設計，方向圖匹配，最大化互信息。其中，通過最大化SINR，可以有效抑制MIMO雷達接收端的收到的干擾信號。MIMO雷達的接收端類型的問題主要分為兩類。一類是先合成波形協方差矩陣，再生成波形，如文獻《Constant envelope waveform design to increase rangeresolution and SINR in correlated MIMO radar》(Bolhasani M,Mehrshahi E,Ghorashi S A,et al.,[J].Signal Processing 2019,163:59-65)。另一類是直接生成波形，如文獻《Spectrally Compatible Waveform Design for MIMO Radar in thePresence of Multiple Targets》(Z.Cheng,B.Liao,Z.He,Y.Li and J.Li,IEEETransactions on Signal Processing,vol.66,no.13,pp.3543-3555,1 July1,2018.)。相對于前一類，后一類可以減少從波形協方差矩陣中生成波形的性能損失。在該領域的相關研究中，《Mimo radar waveform design with constant modulus and similarityconstraints》(G.Cui,H.Li,M.Rangaswamy,IEEE Transactions on Signal Processing62(2)(2014)343-353.)利用秩一分解與半定規劃相結合的算法解決了恒模約束下的高維非凸問題，但是該方法的計算復雜度很高。文獻《Transmit Waveform/Receive FilterDesign for MIMO Radar With Multiple Waveform Constraints》(L.Wu,P.Babu andD.P.Palomar,IEEE Transactions on Signal Processing,vol.66,no.6,pp.1526-1540,15March15,2018)(以下簡稱文獻1)提出了一種基于Majorize-Minimize(最大最小化)方法的MIA(Majorize iterative algorithm)算法，提高了運算速度，但是其生成波形的干擾抑制能力一般。文獻《Constrained waveform design for colocated mimo radar withuncertain steering matrices》(X.Yu,G.Cui,L.Kong,J.Li,G.Gui,IEEE Transactionson Aerospace and Electronic Systems 55(1)(2019)356-370.)(以下簡稱文獻2)提出了一種Dinkel-CD(Dinkelbachs coordinate decent，dinkel-下降算法)方法，不僅加快了計算效率，也提高了運算精度。然而，其性能在SNR(signal-to-noise ratio，信噪比)較低的時候會顯著下降。綜上，目前已有的算法在計算效率、干擾抑制效能以及適用場景上無法兼顧。另一方面，由于MIMO雷達波形優化問題多為恒模約束，是典型的高維非凸問題，而現有方法的算法優化性能多直接圍繞該恒模問題上進行解決，也損失了一部分性能。

發明內容