一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法。該方法包括：獲取備選極化方式，并初始化；將發(fā)射天線極化方式設(shè)置為第i組極化方式，控制發(fā)射天線發(fā)射信號，接收天線接收信號；獲得匹配濾波輸出信號；利用匹配濾波輸出信號構(gòu)造觀測統(tǒng)計量，利用觀測統(tǒng)計量計算第i組極化方式下的錯誤鑒別概率PFD_i；判斷PFD_i是否大于η，若是，轉(zhuǎn)至下一步；若否，計算第i組極化方式下的正確鑒別概率PRD_i，判斷PRD_i是否大于PRD_MAX，若否，轉(zhuǎn)至下一步；若是，令PRD_MAX＝PRD_i，j＝i，轉(zhuǎn)至下一步；判斷i是否小于N，若是，令循環(huán)次數(shù)i加1，繼續(xù)新循環(huán)；若否，轉(zhuǎn)至下一步；輸出PRD_MAX，將第j組極化方式確定為最優(yōu)極化方式。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)射天線極化方式的優(yōu)化，提高雷達(dá)的正確鑒別概率。
【專利說明】
一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及雷達(dá)極化抗干擾領(lǐng)域，具體來說是涉及一種 發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字射頻存儲器技術(shù)的發(fā)展，干擾機(jī)已經(jīng)可以截獲雷達(dá)信號，并產(chǎn)生在能量、 波形和相位調(diào)制等方面與目標(biāo)回波高度逼近的干擾信號，以偽裝虛假目標(biāo)迷惑雷達(dá)系統(tǒng)， 使得雷達(dá)系統(tǒng)在時域、頻域上難以鑒別真實目標(biāo)。
[0003] 針對這一問題，有人提出了極化鑒別算法，該算法主要利用有源假目標(biāo)和真實目 標(biāo)在極化特征上的差異實現(xiàn)目標(biāo)鑒別。具體而言，極化鑒別算法是通過極化測量雷達(dá)估計 出真實目標(biāo)的極化散射矩陣以及干擾信號的等效散射矩陣，進(jìn)而利用二者的部分性質(zhì)來實 現(xiàn)目標(biāo)鑒別的?，F(xiàn)有技術(shù)中，有兩種典型的極化測量體制一一分時極化測量體制和同時極 化測量體制。其中，分時極化測量體制需要多個脈沖才能完成一次測量，限制了對非平穩(wěn)目 標(biāo)的測量精度，且存在距離模糊、交叉極化干擾等問題。而同時極化測量體制只需發(fā)射一個 脈沖，該脈沖由多個編碼序列相干疊加得到，每個編碼序列對應(yīng)一種發(fā)射極化。在接收時， 利用編碼序列之間的正交性分離出不同發(fā)射極化對應(yīng)的矢量回波，經(jīng)進(jìn)一步處理后即可獲 取到目標(biāo)的完整極化信息。
[0004] 基于上述兩種極化測量體制，現(xiàn)在已有的研究結(jié)果有：1)李永禎等人通過研究有 源假目標(biāo)和目標(biāo)回波瞬態(tài)極化投影矢量在脈間的變化規(guī)律，提出以瞬態(tài)極化投影矢量起伏 度為鑒別統(tǒng)計量的鑒別算法。該算法主要是針對低分辨分時極化測量雷達(dá)，能夠解決有源 誘餌的鑒別問題，但由于該算法僅針對分時極化測量雷達(dá)，因此在鑒別時需要發(fā)射多個脈 沖才能達(dá)到鑒別目的，處理時間較長。2)施龍飛等人根據(jù)在不同的發(fā)射極化下，干擾的極化 比不變而目標(biāo)的極化比隨發(fā)射極化改變的特征設(shè)計了真假目標(biāo)的鑒別算法，該算法能夠?qū)?轉(zhuǎn)發(fā)式假目標(biāo)進(jìn)行鑒別，但該方法對信噪比較敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的實施例提供了一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方 法，能夠通過改變發(fā)射天線的極化方式實現(xiàn)對發(fā)射天線極化方式的優(yōu)化，進(jìn)而提高雷達(dá)對 目標(biāo)的正確鑒別概率。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明的實施例提供一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法，應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)，雷達(dá)系統(tǒng) 包括雷達(dá)以及干擾機(jī);其中，雷達(dá)設(shè)置有兩個發(fā)射天線以及一個接收天線，兩個發(fā)射天線用 于向待檢測區(qū)域發(fā)射相互正交的電磁波信號，接收天線用于接收待檢測區(qū)域中的目標(biāo)散射 的回波信號;方法包括如下步驟：
[0008] 步驟1，獲取兩個發(fā)射天線的N組備選極化方式，其中每組極化方式包括兩個發(fā)射 天線中的第一發(fā)射天線的極化方式以及兩個發(fā)射天線中的第二發(fā)射天線的極化方式，N為 整數(shù)，N>1;
[0009] 設(shè)置錯誤鑒別概率的門限值n，并將循環(huán)次數(shù)i初始化為1，最大正確鑒別概率 Prd_max初始化為0;
[0010] 步驟2,確定N組備選極化方式中的第i組極化方式，按照第i組極化方式設(shè)置兩個 發(fā)射天線的極化方式，之后，在第i個相干處理周期內(nèi)控制兩個發(fā)射天線向待檢測區(qū)域發(fā)射 K個脈沖信號，并控制接收天線在K個脈沖信號中的每個脈沖信號發(fā)射時接收待檢測區(qū)域中 的目標(biāo)散射的回波信號，K為整數(shù)，K表不發(fā)射天線在一個相干處理周期內(nèi)發(fā)射的脈沖信號 的個數(shù)；
[0011] 步驟3,在第i個相干處理周期結(jié)束后，獲取接收天線在K個脈沖信號中的每個脈沖 信號發(fā)射時所接收到的回波信號，得到K個回波信號；
[0012] 利用兩路匹配濾波器化(/W (r)知Λ2⑴=對K個回波信號中的每個回波信號 進(jìn)行兩路匹配濾波，得到Κ個匹配濾波輸出信號{Χ1，Χ2，···，ΧΚ};其中， S1(t)表示第一發(fā)射天 線發(fā)射的電磁波信號，s2(t)表示第二發(fā)射天線發(fā)射的電磁波信號，*表示共輒運(yùn)算；
[0013] 步驟4,利用步驟2中得到的K個匹配濾波輸出信號{^，12，一，^}，構(gòu)造得到1(個觀 測統(tǒng)計量{ζι，Ζ2,…，ζκ};其中，K個觀測統(tǒng)計量中的第k個觀測統(tǒng)計量.? =4私，,Τ 表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置運(yùn)算；
[0014] 利用Κ個觀測統(tǒng)計量{ζι，Ζ2,…，ζκ}計算得到，進(jìn)而利用zs計算得到Es = K | zs |2，利用Es計算得到偏移系數(shù)d2 = 2ES;
[0015] 利用偏移系數(shù)d2,計算得到第i組極化方式下的錯誤鑒別概率PFD_1;
[0016] 步驟5,判斷第i組極化方式下的錯誤鑒別概率?「^是否大于錯誤鑒別概率的門限 值η;
[0017] 若第i組極化方式下的錯誤鑒別概率小于等于錯誤鑒別概率的門限值η，則轉(zhuǎn) 至步驟6;
[0018] 若第i組極化方式下的錯誤鑒別概率PFDj大于錯誤鑒別概率的門限值II，則利用步 驟3中得到的偏移系數(shù)d2計算得到第i組極化方式下的正確鑒別概率Prd」，判斷第i組極化方 式下的正確鑒別概率Prd」是否大于最大正確鑒別概率Prdjiax;若否，轉(zhuǎn)至步驟6;若是，則令 最大正確鑒別概率Prd_max = PRD_i，并令j = i，轉(zhuǎn)至步驟6;
[0019] 步驟6,判斷i是否小于N;若是，令循環(huán)次數(shù)i加1，轉(zhuǎn)至步驟2;若否，轉(zhuǎn)至步驟7;
[0020] 步驟7，輸出最大正確鑒別概率Prd_max，并將N組備選極化方式中的第j組極化方式 確定為兩個發(fā)射天線的最優(yōu)極化方式。
[0021] 基于本發(fā)明實施例上述方案，通過不斷改變發(fā)射天線的極化方式，并獲取接收天 線接收到的回波信號，進(jìn)而利用回波信號計算相應(yīng)的錯誤鑒別概率和正確鑒別概率，基于 錯誤鑒別概率和正確鑒別概率確定最優(yōu)的極化方式，從而實現(xiàn)對發(fā)射天線極化方式的優(yōu) 化。這樣，后續(xù)按照該最優(yōu)的極化方式設(shè)置發(fā)射天線的極化方式后，即可提高雷達(dá)對目標(biāo)的 正確鑒別概率。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本發(fā)明實施例提供的發(fā)射天線極化方法所應(yīng)用的雷達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實施例提供的發(fā)射天線極化方法的流程示意圖；
[0025]圖3(&)為出假設(shè)下（即真實目標(biāo)）的檢驗統(tǒng)計量的樣本PDF與理論P(yáng)DF的對比示意 圖；
[0026]圖3(b)為Ho假設(shè)下（即虛假目標(biāo)）的檢驗統(tǒng)計量的樣本PDF與理論P(yáng)DF的對比示意 圖；
[0027] 圖4為采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化發(fā)射極化方法以及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式進(jìn)行 優(yōu)化后得到的鑒別曲線比較圖；
[0028] 圖5為采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化發(fā)射極化方法以及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式進(jìn)行 優(yōu)化后得到SNR隨正確鑒別概率變化示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030] 本發(fā)明的實施例提供一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法，應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)。如圖1所 示，雷達(dá)系統(tǒng)包括雷達(dá)以及干擾機(jī)。其中，雷達(dá)設(shè)置有兩個發(fā)射天線以及一個接收天線，兩 個發(fā)射天線用于向待檢測區(qū)域發(fā)射相互正交的電磁波信號，接收天線用于接收待檢測區(qū)域 中的目標(biāo)散射的回波信號。雷達(dá)利用發(fā)射天線向待檢測區(qū)域發(fā)射電磁波信號，并利用接收 天線接收待檢測區(qū)域中的目標(biāo)散射的回波信號，進(jìn)而根據(jù)所接收的回波信號檢測目標(biāo)，確 定目標(biāo)位置、狀態(tài)等信息。干擾機(jī)通過截獲雷達(dá)發(fā)射天線發(fā)射的電磁波信號，并對其做延遲 處理后向雷達(dá)轉(zhuǎn)發(fā)，以達(dá)到干擾的目的。
[0031] 參見圖2,本發(fā)明的實施例提供的發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法具體包括如下步驟：
[0032] 步驟1，獲取兩個發(fā)射天線的N組備選極化方式，設(shè)置錯誤鑒別概率的門限值II，并 將循環(huán)次數(shù)i初始化為1，最大正確鑒別概率Prd_max初始化為0。
[0033] 其中，N為整數(shù)，N>1 A組備選極化方式中的每組極化方式包括兩個發(fā)射天線中的 第一發(fā)射天線的極化方式以及兩個發(fā)射天線中的第二發(fā)射天線的極化方式。具體來說，第 一發(fā)射天線和第二發(fā)射天線可能的極化方式有:水平極化、垂直極化、45°線極化、135°線極 化、左旋圓極化和右旋圓極化等等。
[0034] 優(yōu)選的，可將錯誤鑒別概率的門限值η設(shè)置為ο-nr2。
[0035] 步驟2,確定Ν組備選極化方式中的第i組極化方式，按照第i組極化方式設(shè)置兩個 發(fā)射天線的極化方式，之后，在第i個相干處理周期內(nèi)控制兩個發(fā)射天線向待檢測區(qū)域發(fā)射 K個脈沖信號，并控制接收天線在K個脈沖信號中的每個脈沖信號發(fā)射時接收待檢測區(qū)域中 的目標(biāo)散射的回波信號。
[0036]其中，K為整數(shù)，K表不發(fā)射天線在一個相干處理周期內(nèi)發(fā)射的脈沖信號的個數(shù)。
[0037] 即，在Ν個相干處理周期中的第i個相干處理周期，按照Ν組備選極化方式中的第i 組極化方式設(shè)置發(fā)射天線，之后，通過發(fā)射天線發(fā)射脈沖信號，并通過接收天線接收當(dāng)前極 化方式下的回波信號。
[0038] 步驟3,在第i個相干處理周期結(jié)束后，獲取接收天線在K個脈沖信號中的每個脈沖 信號發(fā)射時所接收到的回波信號，得到K個回波信號；利用兩路匹配濾波器/η ⑴知 屹?Χ⑴對Κ個回波信號中的每個回波信號進(jìn)行兩路匹配濾波，得到Κ個匹配濾波輸出信 號{χ?，Χ2，···，χκ} 〇
[0039] 其中，S1(t)表示第一發(fā)射天線發(fā)射的電磁波信號，s2(t)表示第二發(fā)射天線發(fā)射的 電磁波信號，*表示共輒運(yùn)算。
[0040] 步驟4,利用步驟3中得到的K個匹配濾波輸出信號{^，^，…，^:^構(gòu)造得到冗個觀 測統(tǒng)計量{21，22，一，21(};利用1(個觀測統(tǒng)計量{ 21，22，一，21(}計算得到
，進(jìn)而利用 zs計算得到匕=1(|28|2，利用匕計算得到偏移系數(shù)(12 = 2匕;利用偏移系數(shù)(12，計算得到第1組 極化方式下的錯誤鑒別概率Pf^。
[0041] 其中，其中，K個觀測統(tǒng)計量中的第k個觀測統(tǒng)計量
，T表示 矩陣或向量的轉(zhuǎn)置運(yùn)算。
[0042]進(jìn)一步的，Κ個匹配濾波輸出信號&1^2，-_，^}中的第1^個匹配濾波輸出信號處的 表達(dá)式為：
[0044] 式中，Xk表示第k個匹配濾波輸出信號，Xkl表示第k個匹配濾波輸出信號Xk的第一 路信號， Xk2表示第k個匹配濾波輸出信號Xk的第二路信號，yk(t)表示接收天線在K個脈沖信 號中的第k個脈沖信號發(fā)射時所接收到的回波信號，tuUMPhsU)表示匹配濾波器。
[0045] 具體的，步驟4中，利用所述偏移系數(shù)d2,計算得到第i組極化方式下的錯誤鑒別概 率PFD_i，具體可以包括：
[0046] 利用偏移系數(shù)d2,根據(jù)公式:Pfd^iQL γ /d+d/2]，計算得到第i組極化方式下的錯 誤鑒別概率Pf^。
[0047] 步驟5,判斷第i組極化方式下的錯誤鑒別概率?「^是否大于錯誤鑒別概率的門限 值η;若第i組極化方式下的錯誤鑒別概率小于等于錯誤鑒別概率的門限值n，則轉(zhuǎn)至步 驟6;若第i組極化方式下的錯誤鑒別概率Pfu大于錯誤鑒別概率的門限值η，則利用步驟3 中得到的偏移系數(shù)d 2計算得到第i組極化方式下的正確鑒別概率Prd」，判斷第i組極化方式 下的正確鑒別概率PRD_i是否大于最大正確鑒別概率Prd_max ;若PRD_i <Prd_max，則轉(zhuǎn)至步驟6 ;若 PRD_i > Prd_max，則令Prd_max = PRD_i，并令 j = i，轉(zhuǎn)至步驟6。
[0048] g卩，確定當(dāng)前的第i組極化方式下的錯誤鑒別概率Prd」大于錯誤鑒別概率的門限 值η后，判斷當(dāng)前的第i組極化方式下的正確鑒別概率PRD」是否大于所保存的最大正確鑒別 概率Prd_max，若PRD_i >Prd_max，則用PRD_i賦值最大正確鑒別概率Prd_max。這樣，對每一組極化方 式都按此執(zhí)行，當(dāng)?shù)Y(jié)束后（即對N組備選極化方式全部計算完畢后），所保存的最大正確 鑒別概率Prd_max即是N組備選極化方式中正確鑒別概率最大的正確鑒別概率，該最大的正確 鑒別概率對應(yīng)的極化方式(即步驟5中保存的j)即為N組備選極化方式中的最優(yōu)極化方式。
[0049] 具體的，步驟5中，利用步驟3中得到的偏移系數(shù)d2計算得到第i組極化方式下的正 確鑒別概率PRD_i，具體可以包括：
[0050] 利用步驟3中得到的偏移系數(shù)d2,根據(jù)公式:PRD」= Q[ γ /d-d/2]，計算得到第i組極 化方式下的正確鑒別概率Prd_1;其中
，γ為判決 門限。
[0051] 步驟6,判斷i是否小于Ν;若是，令循環(huán)次數(shù)i加1，轉(zhuǎn)至步驟2;若否，轉(zhuǎn)至步驟7;
[0052] 步驟7，輸出最大正確鑒別概率Prd_max，并將N組備選極化方式中的第j組極化方式 確定為兩個發(fā)射天線的最優(yōu)極化方式。
[0053]至此，即確定了發(fā)射天線的最優(yōu)極化方式，同時得到了最大正確鑒別概率，本發(fā)明 實施例提供的發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法結(jié)束。
[0054]在本發(fā)明上述實施例中，是通過在N個相干處理周期中的每個相干處理周期按照N 組備選極化方式中的一組極化方式設(shè)置發(fā)射天線，之后，通過發(fā)射天線發(fā)射脈沖信號，并通 過接收天線接收當(dāng)前極化方式下的回波信號，進(jìn)而基于所接收的回波信號計算錯誤鑒別概 率和正確鑒別概率，選取N組極化方式中錯誤鑒別概率大于錯誤鑒別概率的門限值且正確 鑒別概率最大的極化方式作為發(fā)射天線的最優(yōu)極化方式，以此來優(yōu)化發(fā)射天線的極化方 式。本領(lǐng)域技術(shù)人員在上述方案的啟發(fā)下，容易想到，也可在一個相干處理周期內(nèi)的每個脈 沖信號發(fā)射時分別選取不同的極化方式，進(jìn)而利用該脈沖信號發(fā)射時接收天線所接收到回 波信號計算錯誤鑒別概率和正確鑒別概率，基于每個脈沖信號對應(yīng)的錯誤鑒別概率和正確 鑒別概率實現(xiàn)對發(fā)射天線極化方式的優(yōu)化。當(dāng)然，可以理解，相較于本發(fā)明實施例的方案， 此種方案處理時間較短，但可靠性較低。
[0055] 以下給出本發(fā)明實施例中得出錯誤鑒別概率以及正確鑒別概率的理論依據(jù)如下：
[0056] 假設(shè)雷達(dá)的兩個發(fā)射天線向待檢測區(qū)域發(fā)射的電磁波信號81(〇和82(〇,則接收 到的目標(biāo)回波信號為：
[0057] ys(t) = a(Stisi(t-Ts)+St2S2(t_Ts))，
[0058] 其中，S為目標(biāo)極化散射矩陣，= 2rs/c為相應(yīng)的雙程延時，rs為目標(biāo)與天線間的 距離(發(fā)射天線和接收天線間的距離可忽略），c為光速，a為目標(biāo)信號的衰減系數(shù)(表示傳播 媒介、雷達(dá)與目標(biāo)距離等因素對雷達(dá)接收到的信號造成的衰減）。
[0059] 同時，干擾機(jī)截取到的雷達(dá)發(fā)射信號為：
[0060] sj(t) =P(si(t-Tj)+s2(t-Tj))，
[0061] 其中，P為干擾的衰減系數(shù)(表示傳播媒介、雷達(dá)與干擾機(jī)距離等因素對干擾機(jī)截 取到的發(fā)射信號造成的衰減），U = n/C為相應(yīng)的單程延時，^為干擾機(jī)和發(fā)射天線間的距 離。
[0062] 則，雷達(dá)接收天線接收到的干擾信號即為：
[0063] ^,(/) = ^(/)^(/-2^),
[0064] 其中，h為干擾機(jī)天線極化方式的Jones矢量表示，a(t)為一個包含速度調(diào)制與振 幅調(diào)制的調(diào)制信號，T表示轉(zhuǎn)置。
[0065] 進(jìn)一步的，對接收到的回波信號分別進(jìn)行兩路匹配濾波，匹配濾波時兩路匹配濾 波器分別為MfWK)知= 回波信號中的目標(biāo)回波經(jīng)過匹配濾波后的輸出信 號即為：
[0067] 其中，|8為匹配濾波后的目標(biāo)增益系數(shù)(表示信號幅度、脈沖壓縮增益等因素的 積），ti，t2為發(fā)射天線極化方式的Jones矢量。
[0068] 回波信號中的干擾回波經(jīng)過匹配濾波后的輸出信號即為：
[0070] 其中，|」為匹配濾波后的干擾增益系數(shù)(表示干擾幅度、脈沖壓縮增益、速度等因 素的積），hj為干擾機(jī)天線極化方式的Jones矢量。
[0071] 基于上述分析，可將目標(biāo)鑒別問題轉(zhuǎn)換為二元假設(shè)檢測問題。具體而言，首先，建 立如下所示的觀察統(tǒng)計量：
[0072] z = xTAx,
[0073]
，則對于假目標(biāo)而言，其對應(yīng)的觀察統(tǒng)計量為;=4化， 且2： = <4'服從復(fù)高斯分布，其數(shù)學(xué)期望和方差分別為：
[0076]對于真實目標(biāo)而言，其對應(yīng)的觀察統(tǒng)計量為:，，且艮 從復(fù)高斯分布，其數(shù)學(xué)期望和方差分別為：

[0079] 其中，| | · | |F表示矩陣的F階范數(shù)，六為噪聲方差，det( ·)表示求行列式運(yùn)算，S =[StlSt2]〇
[0080] 接著，定義信噪比SNR=101og此,干噪比JNR=_10k)g^|2/€ j,分別對上述 建立的兩個觀察統(tǒng)計量進(jìn)行歸一化處理
，則二元統(tǒng)計檢測問題可表示為：
[0081] Ho；z = ej
[0082] Hi:z = zs+es
[0083] 其中，Ho假設(shè)為假設(shè)觀測信號為干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號，出假設(shè)為假設(shè)觀測信號是 真實目標(biāo)回波信號：
，epes為服從復(fù)高斯分布的復(fù)數(shù)項，分別表 不干擾信號部分的噪聲和目標(biāo)信號部分的噪聲，ej~CN(0,1)，es~CN(0,1)。
[0084] 進(jìn)一步的，假設(shè)在一個相干處理周期內(nèi)有K個脈沖，且在上述兩個假設(shè)下的數(shù)據(jù)是 不相關(guān)的，則Ho假設(shè)和出假設(shè)的觀測量概率密度函數(shù)分別為：
[0085] f (z | Ho) 〇cexp(-zHz)
[0086] f (z I Hi) 〇cexp(-(z-Zs)H(z-zs))
[0087] 其中，Z = [Z1，Z2，···，ZK]T，Zs= [Zs，Zs，···，Zs]T，Zl，Z2，···，ZK 分別表示每個脈沖對應(yīng) 的觀測統(tǒng)計量。
[0088] 這樣，根據(jù)上述的Ho假設(shè)和出假設(shè)的觀測量概率密度函數(shù)可以得到似然比為：
[0096]在上式的基礎(chǔ)上，選擇Re (zHzs)作為檢測統(tǒng)計量，則判決表示式為：

[0099]由于在實際應(yīng)用中，Zs可能無法提前得到，所以可利用最大似然估計，將Zs替換為 ，則上式可進(jìn)一步簡化為：
[0101]進(jìn)一步的，定義= 則在Ho假設(shè)下，?(Ζ)的數(shù)學(xué)期望和方差分別為：
[0104] 其中，ejk和zsk分別表不每一次脈沖對應(yīng)的ej和zs。
[0105] 在壓假設(shè)下的數(shù)學(xué)期望和方差分別為：
[0108] 由于復(fù)高斯變量的實部和虛部都是獨(dú)立的實高斯變量，且相互統(tǒng)計獨(dú)立，方差相 同，均為復(fù)高斯隨機(jī)變量方差的一半，所以檢驗統(tǒng)計量服從高斯分布，則有：
[0109] Re(zHzs)|H。~N(0，Es/2)，
[0110] Re(zHzs)|Ηι~N(Es，Es/2)，
[0111] 貝lj，偏移系數(shù)即為：
[0113] 這樣，即可得到錯誤鑒別概率和正確鑒別概率：
[0114] Pfd=P(Hi I Ho) =Q[ γ /d+d/2],
[0115] Prd = P(Hi I Hi) =Q[ γ /d-d/2] =Q[Q_1(Pfd)-cI],
[0117]同時，根據(jù)上述分析，用于鑒別目標(biāo)真?zhèn)蔚呐袥Q表達(dá)式為：
[0119]
，即判決此時的回波信號為目標(biāo)回波信號，目標(biāo)為真實目 標(biāo);反之：
，即判決此時的回波信號為干擾回波信號，目標(biāo)為虛假目標(biāo)。
[0120] 基于本發(fā)明實施例上述方案，通過不斷改變發(fā)射天線的極化方式，并獲取接收天 線接收到的回波信號，進(jìn)而利用回波信號計算相應(yīng)的錯誤鑒別概率和正確鑒別概率，基于 錯誤鑒別概率和正確鑒別概率確定最優(yōu)的極化方式，從而實現(xiàn)對發(fā)射天線極化方式的優(yōu) 化。這樣，后續(xù)按照該最優(yōu)的極化方式設(shè)置發(fā)射天線的極化方式后，即可提高雷達(dá)對目標(biāo)的 正確鑒別概率。
[0121] 為說明本發(fā)明實施例方法的正確性，以下通過幾組仿真實驗予以驗證：
[0122] 1、仿真實驗參數(shù)設(shè)置
[0123] 本發(fā)明仿真實驗中，設(shè)置一個真實目標(biāo)以及一個虛假目標(biāo)，且真實目標(biāo)位于100距 離單元處，虛假目標(biāo)位于150距離單元處，目標(biāo)極化散射矩陣
，虛假目標(biāo)的 極化方式為右旋圓極化，信噪比SNR = 5dB，干噪比JNR = 20dB，一個相干處理周期內(nèi)有32個 脈沖。
[0124] 2、實驗內(nèi)容及結(jié)果
[0125] 實驗一:采集回波數(shù)據(jù)，利用所采集回波數(shù)據(jù)計算得到對應(yīng)的觀測向量z，并根據(jù) 觀測向量z計算得到對應(yīng)的檢測統(tǒng)計量Re(z HZs)在Ho假設(shè)下和出假設(shè)下的概率密度函數(shù)。
[0126] 圖3 (a)所示為Hi假設(shè)下（即真實目標(biāo)）的檢驗統(tǒng)計量的概率密度函數(shù) (Probability Density Function JDF)與理論FOF的對比示意圖。圖3(b)所示為Ho假設(shè)下 (即虛假目標(biāo))的檢驗統(tǒng)計量的PDF與理論TOF的對比示意圖。
[0127] 實驗二、將SNR固定為5dB，改變PFD的值，采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化發(fā)射極化方法以 及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式進(jìn)行優(yōu)化，并對比二者的正確鑒別性能。
[0128] 圖4所示為采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化發(fā)射極化方法以及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式 進(jìn)行優(yōu)化后得到的鑒別曲線比較圖。
[0129] 實驗三、將錯誤鑒別概率PFD固定為0.01，改變SNR的值，采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化 發(fā)射極化方法以及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式進(jìn)行優(yōu)化，并對比二者的SNR。
[0130] 圖5所示為采用本發(fā)明實施例的優(yōu)化發(fā)射極化方法以及現(xiàn)有的固定發(fā)射極化方式 進(jìn)行優(yōu)化后得到SNR隨正確鑒別概率變化示意圖。
[0131] 3、仿真結(jié)果分析
[0132] 從圖3可以看出，兩個檢驗統(tǒng)計量均符合高斯分布，說明本發(fā)明實施例方法中的數(shù) 學(xué)模型建立正確。
[0133] 從圖4可以看出，相同信噪比條件下，當(dāng)PFD提升時，PRD也同時提升，同時本發(fā)明實 施例的優(yōu)化發(fā)射極化設(shè)計方法比現(xiàn)有的固定發(fā)射極化設(shè)計方法在性能上有明顯的提升。
[0134] 從圖5可以看出，隨著信噪比的增大，正確鑒別概率也隨之提升。本發(fā)明實施例的 優(yōu)化發(fā)射極化設(shè)計方法比現(xiàn)有的固定發(fā)射極化設(shè)計方法在性能上有明顯的提升。
[0135] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟;而前述的存儲介質(zhì)包括:ROM、RAM、磁碟或者光 盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0136] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種發(fā)射天線極化的優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)，所述雷達(dá)系 統(tǒng)包括雷達(dá)W及干擾機(jī);其中，所述雷達(dá)設(shè)置有兩個發(fā)射天線W及一個接收天線，所述兩個 發(fā)射天線用于向待檢測區(qū)域發(fā)射相互正交的電磁波信號，所述接收天線用于接收所述待檢 測區(qū)域中的目標(biāo)散射的回波信號； 所述方法包括如下步驟： 步驟1，獲取所述兩個發(fā)射天線的N組備選極化方式，其中每組極化方式包括所述兩個 發(fā)射天線中的第一發(fā)射天線的極化方式W及所述兩個發(fā)射天線中的第二發(fā)射天線的極化 方式，N為整數(shù)，N>1; 設(shè)置錯誤鑒別概率的口限值n，并將循環(huán)次數(shù)i初始化為1，最大正確鑒別概率扣D_MAX初 始化為0; 步驟2，確定N組備選極化方式中的第i組極化方式，按照所述第i組極化方式設(shè)置所述 兩個發(fā)射天線的極化方式，之后，在第i個相干處理周期內(nèi)控制所述兩個發(fā)射天線向所述待 檢測區(qū)域發(fā)射K個脈沖信號，并控制所述接收天線在所述K個脈沖信號中的每個脈沖信號發(fā) 射時接收所述待檢測區(qū)域中的目標(biāo)散射的回波信號，K為整數(shù)，K表示所述發(fā)射天線在一個 相干處理周期內(nèi)發(fā)射的脈沖信號的個數(shù)； 步驟3，在所述第i個相干處理周期結(jié)束后，獲取所述接收天線在所述K個脈沖信號中的 每個脈沖信號發(fā)射時所接收到的回波信號，得到K個回波信號； 利用兩路匹配濾波器A (/)- < (0和馬的二對所述K個回波信號中的每個回波信號 進(jìn)行兩路匹配濾波，得到K個匹配濾波輸出信號^1，^2，-，，^};其中，31(*)表示所述第一發(fā) 射天線發(fā)射的電磁波信號，S2(t)表示所述第二發(fā)射天線發(fā)射的電磁波信號，*表示共輛運(yùn) 算； 步驟4,利用步驟3中得到的所述K個匹配濾波輸出信號^1，^2，-，，^}，構(gòu)造得到1(個觀 測統(tǒng)計量{Z1，Z2,…，ζκ};其中，所述K個觀測統(tǒng)計量中的第k個觀測統(tǒng)計量T表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置運(yùn)算； 利用所述K個觀測統(tǒng)計量{zi，Z2，· · ·，ζκ}計算得質(zhì)，.進(jìn)而利用Zs計算得到Es = K I Zs I 2，利用Es計算得到偏移系數(shù)d2 =沈S ; 利用所述偏移系數(shù)d2,計算得到所述第i組極化方式下的錯誤鑒別概率扣D_i; 步驟5,判斷所述第i組極化方式下的錯誤鑒別概率Pfd_i是否大于所述錯誤鑒別概率的 口限值η; 若所述第i組極化方式下的錯誤鑒別概率Pfd_i小于等于所述錯誤鑒別概率的口限值η， 則轉(zhuǎn)至步驟6; 若所述第i組極化方式下的錯誤鑒別概率Pfd_i大于所述錯誤鑒別概率的口限值η，則利 用步驟3中得到的所述偏移系數(shù)d2計算得到所述第i組極化方式下的正確鑒別概率扣D_i，判 斷所述第i組極化方式下的正確鑒別概率Prd_i是否大于所述最大正確鑒別概率Prd_max;若 否，轉(zhuǎn)至步驟6 ;若是，則令最大正確鑒別概率PRD_MAX = PRD_i，并令j = i，轉(zhuǎn)至步驟6 ; 步驟6,判斷i是否小于N;若是，令循環(huán)次數(shù)i加1，轉(zhuǎn)至步驟2;若否，轉(zhuǎn)至步驟7; 步驟7,輸出最大正確鑒別概率Prd_max，并將所述N組備選極化方式中的第j組極化方式 確定為所述兩個發(fā)射天線的最優(yōu)極化方式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4中，所述利用所述偏移系數(shù)d2，計算得 到所述第i組極化方式下的錯誤鑒別概率扣D_i，包括： 利用所述偏移系數(shù)d2,根據(jù)公式:扣d_i = Q[丫/d+d/2]，計算得到所述第i組極化方式下 的錯誤鑒別概率扣D_i;其中丫為判決口限。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟5中，所述利用步驟3中得到的所述 偏移系數(shù)d2計算得到所述第i組極化方式下的正確鑒別概率Prd_i，包括： 利用步驟3中得到的所述偏移系數(shù)d2,根據(jù)公式:Prd_i = Q[丫 /d-d/2]，計算得到所述第i 組極化方式下的正確鑒別概率Prd_i;其中γ為 判決口限。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟3中，Κ個匹配濾波輸出信號 1X1，Χ2，…，χκ}中的第k個匹配濾波輸出信號的表達(dá)式為：式中，Xk表示第k個匹配濾波輸出信號，Xkl表示第k個匹配濾波輸出信號Xk的第一路信 號，Xk2表示第k個匹配濾波輸出信號Xk的第二路信號，yk(t)表示接收天線在K個脈沖信號中 的第k個脈沖信號發(fā)射時所接收到的回波信號，hi(t)和h2(t)表示匹配濾波器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述錯誤鑒別概率的口限值η大 于0且小于10-2。
【文檔編號】G01S7/36GK106093889SQ201610686339
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610686339.0, CN 106093889 A, CN 106093889A, CN 201610686339, CN-A-106093889, CN106093889 A, CN106093889A, CN201610686339, CN201610686339.0
【發(fā)明人】陳伯孝, 王睿智, 項喆, 楊明磊
【申請人】西安電子科技大學(xué)