專利名稱：基于先驗(yàn)信息的mimo雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，涉及雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)，可用于MIMO雷達(dá)在非均勻雜波環(huán)境下的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出雷達(dá)是一種新體制雷達(dá)，其特點(diǎn)是具有多個(gè)發(fā)射和接收天線，并且各發(fā)射天線可以發(fā)射不同信號(hào)。根據(jù)天線的布置方式，MMO雷達(dá)可分為分布式MMO雷達(dá)和集中式MMO雷達(dá)。對(duì)于集中式MMO雷達(dá)，其特點(diǎn)是天線間距較小，與相控陣?yán)走_(dá)類似。但由于MMO雷達(dá)具有波形分集的優(yōu)勢(shì)，相比相控陣?yán)走_(dá)，它可以獲得更高的角度分辨率，更好的參數(shù)辨別能力、抗截獲能力和雜波抑制能力。傳統(tǒng)雷達(dá)通常采用固定的發(fā)射波形，它對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)主要體現(xiàn)在接收端的自適應(yīng)信號(hào)處理，即根據(jù)對(duì)雜波和干擾的特性估計(jì)，調(diào)整濾波器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)，這是一種被動(dòng)的自適應(yīng)方式，在復(fù)雜環(huán)境下很難獲得最優(yōu)的性能。與傳統(tǒng)雷達(dá)相比，認(rèn)知雷達(dá)采用一種主動(dòng)地自適應(yīng)方式，可以充分利用雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的感知信息，最大程度的挖掘系統(tǒng)的自由度，從發(fā)射端即開始進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，主動(dòng)地改變其工作模式、發(fā)射波形和信號(hào)處理方式，有望顯著地提升系統(tǒng)的性能。另一方面，MIMO體制由于具有更高的發(fā)射自由度，為認(rèn)知雷達(dá)提供了很好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。目前，雜波背景下的自適應(yīng)發(fā)射波形設(shè)計(jì)，多未考慮發(fā)射波形的恒模約束；并且主要基于雜波的距離維分布特性，沒有充分考慮雜波的空域分布特性，無法有效地對(duì)較強(qiáng)的旁瓣雜波進(jìn)行抑制。而現(xiàn)有的MIMO雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)主要考慮主瓣保形、最小化積分或峰值旁瓣等準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則對(duì)于雜波的抑制是基于雜波在空間上是均勻分布或者近似均勻分布。但實(shí)際中，雜波在空間上多為非均勻的，在這種情況下，采用最小化積分或峰值旁瓣等準(zhǔn)則所設(shè)計(jì)的方向圖，往往導(dǎo)致回波中包含有較強(qiáng)的雜波，尤其是在旁瓣區(qū)域存在非均勻雜波的場(chǎng)景中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，以最大化接收陣列中的回波信雜噪比，提高后續(xù)的目標(biāo)檢測(cè)及跟蹤性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的MMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟(I)MIMO雷達(dá)發(fā)射碼長(zhǎng)為L(zhǎng)的正交波形，得到正交波形的回波數(shù)據(jù)；根據(jù)回波數(shù)據(jù)，計(jì)算正交波形回波的相關(guān)矩陣ROTth，其中Rtjrth為M維的Hermitian半正定矩陣，M表示MIMO雷達(dá)的收發(fā)共置天線的個(gè)數(shù)；(2)根據(jù)正交波形回波相關(guān)矩陣ROTth、已估計(jì)的目標(biāo)方向輯丨L和目標(biāo)強(qiáng)度{Afe信息，建立如下數(shù)學(xué)模型，并采用半正定松弛的方式對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到發(fā)射波形相關(guān)矩陣R
權(quán)利要求
1.一種基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟: (1)MIMO雷達(dá)發(fā)射碼長(zhǎng)為L(zhǎng)的正交波形，得到正交波形的回波數(shù)據(jù)；根據(jù)回波數(shù)據(jù)，計(jì)算正交波形回波的相關(guān)矩陣Rt5rth，其中Rt5rth為M維的Hermitian半正定矩陣，M表示MMO雷達(dá)的收發(fā)共置天線的個(gè)數(shù)； (2)根據(jù)正交波形回波相關(guān)矩陣ROTth、已估計(jì)的目標(biāo)方向{4丨^和目標(biāo)強(qiáng)度丨爲(wèi)}1信息，建立如下數(shù)學(xué)模型，并采用半正定松弛的方式對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到發(fā)射波形相關(guān)矩陣R:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，其中步驟(I)所述的根據(jù)回波數(shù)據(jù)，計(jì)算正交波形回波的相關(guān)矩陣ROTth，按照下式進(jìn)行: Rorth=YYa/(N+L-1) 其中Y表示維數(shù)為MX(L+N-1)的回波數(shù)據(jù)，N表示感興趣距離單元的個(gè)數(shù)，(.)Η表示共軛轉(zhuǎn)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，其中步驟(2)所述的采用半正定松弛的方式對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到發(fā)射波形相關(guān)矩陣R，按如下步驟進(jìn)行: (2.a)采用凸優(yōu)化工具包CVX求解如下凸規(guī)劃模型，得到松弛的相關(guān)矩陣Λ: m_in R)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，其中步驟(4)所述的根據(jù)正交波形回波的相關(guān)矩陣Rtjrth和初始波形X ，采用最大化信雜噪比準(zhǔn)則設(shè)計(jì)發(fā)射波形，按照如下步驟進(jìn)行: (4a)初始化雜信比上限tmax、雜信比下限tmin、終止閾值ε和權(quán)重wk, k=l,…，K;以初始波形Xa作為第O次的波形X(°)，即X(°)=XeA，令迭代次數(shù)i = I ; (4b)以第1-Ι次迭代的波形Χ(η)為初始解，采用共軛梯度算法求解如下模型:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于先驗(yàn)信息的MIMO雷達(dá)方向圖設(shè)計(jì)方法，主要解決現(xiàn)有方法無法有效地對(duì)較強(qiáng)的非均勻旁瓣雜波進(jìn)行抑制的問題。其實(shí)現(xiàn)過程是發(fā)射正交波形，根據(jù)接收到的感興趣距離單元的回波數(shù)據(jù)，求得正交波形回波的相關(guān)矩陣；根據(jù)正交波形回波相關(guān)矩陣、已估計(jì)的目標(biāo)方向與強(qiáng)度，對(duì)發(fā)射波形相關(guān)矩陣進(jìn)行優(yōu)化；根據(jù)發(fā)射波形相關(guān)矩陣，采用CA算法設(shè)計(jì)初始波形；利用正交波形回波的相關(guān)矩陣和初始波形，采用最大化信雜噪比準(zhǔn)則設(shè)計(jì)發(fā)射波形。本發(fā)明基于正交波形對(duì)雜波環(huán)境的感知自適應(yīng)地對(duì)較強(qiáng)的旁瓣雜波進(jìn)行抑制，可用于MIMO雷達(dá)在非均勻雜波環(huán)境下的發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G01S7/02GK103076596SQ20131001627
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者劉宏偉, 糾博, 王旭, 王英華, 周生華 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)