一種非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，采用EBPSK調(diào)制的MCPC寬帶雷達(dá)信號(hào)。系統(tǒng)首先采用廣義似然比檢測(cè)算法初步檢測(cè)目標(biāo)是否存在；然后根據(jù)擴(kuò)展型目標(biāo)對(duì)各頻率子載波散射系數(shù)的差異性，設(shè)計(jì)回波信號(hào)與目標(biāo)沖擊響應(yīng)間互信息量最大化的最優(yōu)雷達(dá)發(fā)射波形，并通過(guò)調(diào)節(jié)EBPSK調(diào)制MCPC信號(hào)各子載波發(fā)射功率逼近該理論最佳波形，估計(jì)出均方誤差最小的目標(biāo)頻域散射系數(shù)；再進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)雷達(dá)發(fā)射波形的頻譜結(jié)構(gòu)，優(yōu)選散射系數(shù)較大的子載波頻率并求解出最佳的子載波個(gè)數(shù)；最后根據(jù)估計(jì)出的目標(biāo)沖擊響應(yīng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)回波信號(hào)信噪比最大化的雷達(dá)發(fā)射波形，使得目標(biāo)的恒虛警檢測(cè)概率最大，并持續(xù)這一不斷更新調(diào)節(jié)的過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非正交多載波相位編碼(Mult1-Carrier Phase Coded, MCPC)雷達(dá)系統(tǒng)，綜合考慮了雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)展型目標(biāo)的檢測(cè)與估計(jì)問(wèn)題，并且融合雷達(dá)波形的自適應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，以在整體上提高雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)與散射參數(shù)估計(jì)性能，屬于雷達(dá)工程技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]1、雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
[0003]雷達(dá)的發(fā)射波形的選取影響著回波中包含的信息量，與雷達(dá)監(jiān)測(cè)、估計(jì)、成像、跟蹤及干擾抑制等方面性能有直接的關(guān)系。根據(jù)雷達(dá)工作環(huán)境自適應(yīng)地選擇發(fā)射波形，有利于使雷達(dá)以最佳方式從回波中提取更多更準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，對(duì)于提高雷達(dá)的感知能力和適應(yīng)能力，以及抗干擾能力有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。雖然我們可以通過(guò)估計(jì)目標(biāo)沖擊響應(yīng)函數(shù)以及充分利用目標(biāo)的散射特性來(lái)提高對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的對(duì)未知目標(biāo)的檢測(cè)能力，但是沖擊目標(biāo)響應(yīng)的估計(jì)過(guò)程是以目標(biāo)存在為前提條件，所以存在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上的矛盾。當(dāng)初步檢測(cè)到目標(biāo)存在的條件下，需要設(shè)計(jì)最佳的雷達(dá)發(fā)射波形，使得該波形中包含最多的目標(biāo)沖擊響應(yīng)信息，從而提高對(duì)擴(kuò)展型目標(biāo)散射特性的估計(jì)性能。但是受限于雷達(dá)系統(tǒng)波形的產(chǎn)生的條件，并非所有的信號(hào)波形雷達(dá)系統(tǒng)都可以方便地生成。
[0004]2、基于擴(kuò)展二元相移鍵控調(diào)制的多載波相位編碼雷達(dá)波形
[0005]為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)的頻譜利用率，中國(guó)專(zhuān)利ZL200710025203.6提供了一種“統(tǒng)一的正交二元偏移健控調(diào)制和解調(diào)方法”，其中一個(gè)重要子集即擴(kuò)展的二元相移鍵控(Extended Binary Phase Shift Keying, EBPSK)調(diào)制，簡(jiǎn)化定義如下:

【權(quán)利要求】
1.一種非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:通過(guò)自適應(yīng)調(diào)節(jié)雷達(dá)發(fā)射波形來(lái)提高對(duì)于目標(biāo)的檢測(cè)及其各頻點(diǎn)散射系數(shù)估計(jì)的性能，其工作過(guò)程包括如下步驟: (1)在未知是否存在目標(biāo)的情況下，雷達(dá)發(fā)射寬帶EBPSK調(diào)制的MCPC波形，在整個(gè)雷達(dá)帶寬內(nèi)能量均勻分布，不限制各子載波間必須正交，進(jìn)入步驟(2); (2)根據(jù)雷達(dá)回波信號(hào)，采用GLRT算法初步判斷目標(biāo)是否存在:若目標(biāo)不存在，則返回步驟(1)，否則進(jìn)入步驟(3)； (3)根據(jù)雷達(dá)回波信號(hào)，采用注水法求解出用于估計(jì)目標(biāo)沖擊響應(yīng)函數(shù)的最佳雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，使得雷達(dá)回波信號(hào)與目標(biāo)沖擊響應(yīng)間的互信息量最大化，進(jìn)入步驟⑷; (4)采用EBPSK調(diào)制MCPC信號(hào)的功率分配方案設(shè)計(jì)雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)出的雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)逼近步驟(3)得到的最佳雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，進(jìn)入步驟(5)； (5)自適應(yīng)調(diào)節(jié)雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的子載波頻譜結(jié)構(gòu)，在目標(biāo)頻域散射系數(shù)方差越大的頻點(diǎn)處配置的多載波信號(hào)越密集，進(jìn)入步驟(6)； (6)通過(guò)自適應(yīng)調(diào)節(jié)雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的子載波個(gè)數(shù)，使得目標(biāo)頻域散射系數(shù)估計(jì)的均方誤差最小化，進(jìn)入步驟(7)； (7)通過(guò)對(duì)當(dāng)前目標(biāo)頻域散射系數(shù)的估計(jì)重新設(shè)計(jì)雷達(dá)發(fā)送信號(hào)，從而最大化雷達(dá)回波信號(hào)的信噪比，進(jìn)入步驟(8)； (8)發(fā)送步驟(7)得到的雷達(dá)發(fā)送信號(hào)，返回步驟(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(2)中，GLRT算法等效于檢測(cè)雷達(dá)回波信號(hào)的能量，如果能量大于閥值則判斷目標(biāo)存在，反之則不存在；其中閾值λ (Pfa)的選擇為:
其中:Pfa為目標(biāo)虛警概率，M為雷達(dá)回波信號(hào)所滿(mǎn)足的X2分布的自由度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(3)中，用于估計(jì)目標(biāo)沖擊響應(yīng)函數(shù)的最佳雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足如下函數(shù):
其中:s(f)為雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的功率頻譜密度函數(shù)，ε為雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的功率頻率設(shè)計(jì)閾值，T為雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，Tg為目標(biāo)沖擊響應(yīng)g(t)的持續(xù)時(shí)間，Tw為限制雷達(dá)發(fā)送信號(hào)帶寬的理想低通濾波器的持續(xù)時(shí)間，W (/)為不同頻率的噪聲散射系數(shù)方差，4 (/)為不同頻率的目標(biāo)散射系數(shù)方差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(4)中，EBPSK調(diào)制MCPC信號(hào)的編碼矩陣為隨機(jī)編碼矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(5)中，根據(jù)目標(biāo)頻域散射系數(shù)方差從高到低依次分配載波信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(6)中，自適應(yīng)調(diào)節(jié)雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的子載波個(gè)數(shù)，其中子載波個(gè)數(shù)通過(guò)最小化理論參考函數(shù)
，求出，其中2為雷達(dá)發(fā)送信號(hào)功率譜密度平方，^為不同頻率的噪聲散射系數(shù)方差，為不同頻率的目標(biāo)散射系數(shù)方差，m為不同頻率索引，所有頻率索引集合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非正交多載波相位編碼雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟(7)中，為了使雷達(dá)回波信號(hào)的信噪比最大，重新設(shè)計(jì)的雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的構(gòu)造是將雷達(dá)發(fā)送信號(hào)的功率集中在目標(biāo) 頻域散射系數(shù)方差最大的載波頻率處。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK104166132SQ201410401928
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】陳鵬, 吳樂(lè)南 申請(qǐng)人:東南大學(xué)