專利名稱：基于先驗信息的mimo雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計方法
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，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。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出雷達(dá)是一種新體制雷達(dá)，其特點是具有多個發(fā)射和接收天線，并且各發(fā)射天線可以發(fā)射不同信號。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)。對于集中式MMO雷達(dá)，其特點是天線間距較小，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，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，它對環(huán)境的自適應(yīng)主要體現(xiàn)在接收端的自適應(yīng)信號處理，即根據(jù)對雜波和干擾的特性估計，調(diào)整濾波器的參數(shù)，實現(xiàn)對環(huán)境的自適應(yīng)，這是一種被動的自適應(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)采用一種主動地自適應(yīng)方式，可以充分利用雷達(dá)系統(tǒng)對環(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)行針對性的調(diào)整，主動地改變其工作模式、發(fā)射波形和信號處理方式，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)提供了很好的實現(xiàn)平臺。目前，雜波背景下的自適應(yīng)發(fā)射波形設(shè)計，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，無法有效地對較強的旁瓣雜波進(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)計的方向圖，往往導(dǎo)致回波中包含有較強的雜波，尤其是在旁瓣區(qū)域存在非均勻雜波的場景中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于先驗信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計方法，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)檢測及跟蹤性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的MMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計方法，包括如下步驟(I)MIMO雷達(dá)發(fā)射碼長為L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)共置天線的個數(shù)；(2)根據(jù)正交波形回波相關(guān)矩陣ROTth、已估計的目標(biāo)方向輯丨L和目標(biāo)強度{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
1.一種基于先驗信息的MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖設(shè)計方法，包括如下步驟: (1)MIMO雷達(dá)發(fā)射碼長為L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)共置天線的個數(shù)； (2)根據(jù)正交波形回波相關(guān)矩陣ROTth、已估計的目標(biāo)方向{4丨^和目標(biāo)強度丨爲(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)計方法，其中步驟(I)所述的根據(jù)回波數(shù)據(jù)，計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)計方法，其中步驟(2)所述的采用半正定松弛的方式對該數(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信息的MIMO雷達(dá)方向圖設(shè)計方法，主要解決現(xiàn)有方法無法有效地對較強的非均勻旁瓣雜波進(jìn)行抑制的問題。其實現(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、已估計的目標(biāo)方向與強度，對發(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)計發(fā)射波形。本發(fā)明基于正交波形對雜波環(huán)境的感知自適應(yīng)地對較強的旁瓣雜波進(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。
文檔編號G01S7/02GK103076596SQ20131001627
公開日2013年5月1日 申請日期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 申請人:西安電子科技大學(xué)