一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法技术

本发明专利技术公开了一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，包括：建立相干MIMO雷达的包括若干个波形的频率正交波形组的模型；波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达无模糊多普勒为1/T，同时使得相干MIMO雷达无模糊时延为T，其中T为脉冲重复周期。本发明专利技术通过调整相干MIMO雷达的频率正交波形组中任意两个波形的频率间隔的取值，使得相干MIMO雷达模糊函数切片无模糊多普勒为1/T，扩展了保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积。

【技术实现步骤摘要】
一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法
本专利技术涉及雷达领域，特别是涉及一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法。
技术介绍
目前国内外关于MIMO雷达波形设计技术，主要解决波形组的正交性设计问题，利用遗传算法等各种优化设计技术，仅将不同波形之间相关函数的副瓣降低，不能有效解决相干MIMO雷达无模糊区面积缩小问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，用以解决现有技术雷达波形设计中不能有效解决相干MIMO雷达无模糊区面积缩小的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，包括：建立相干MIMO雷达的包括若干个波形的频率正交波形组的模型；波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达无模糊多普勒为1/T，同时使得相干MIMO雷达无模糊时延为T，其中T为脉冲重复周期。本专利技术有益效果如下：本专利技术通过调整相干MIMO雷达的频率正交波形组中任意两个波形的频率间隔的取值，使得相干MIMO雷达模糊函数切片无模糊多普勒为1/T，扩展保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积。附图说明图1为本专利技术实施例涉及的一种面向杂波抑制的相干MIMO雷达波形设计方法流程图；图2a为现有技术相干MIMO雷达模糊函数零多普勒切片图；图2b为现有技术相干MIMO雷达模糊函数零时延切片图；图3为采用本专利技术实施例涉及的一种面向杂波抑制的相干MIMO雷达波形设计方法优化后的相干MIMO雷达模糊函数零多普勒切片图。具体实施方式为了解决现有技术雷达波形设计中不能有效解决相干MIMO雷达无模糊区面积缩小的问题，本专利技术提供了一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例中的本专利技术提供一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，包括：S101，建立相干MIMO雷达的包括若干个波形的频率正交波形组的模型；波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；S102，调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达无模糊多普勒为1/T，同时使得相干MIMO雷达无模糊时延为T，其中T为脉冲重复周期。本专利技术实施例的方法通过调整相干MIMO雷达的频率正交波形组中任意两个波形的频率间隔的取值，使得相干MIMO雷达模糊函数切片无模糊多普勒为1/T，扩展保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积。为了更好理解本专利技术实施例中图1所示的方法，以下采用广泛应用的相干脉冲串雷达波形为例对图1所示的方法实施例中的方法进行详细描述，当然在具体实施过程中，建立的相干雷达信号模型也可以采用本实施没有描述的其他相干MIMO雷达信号模型。步骤1，建立相干MIMO雷达信号模型，广泛应用的相干脉冲串雷达波形为：其中，x(t)为脉冲串的基带信号，u(t)为矩形脉冲，r为脉冲串中某个脉冲的编号，M为脉冲中的脉冲数目；T为脉冲重复周期；MT为相干脉冲串的相干处理时间(CPI)，W为脉冲宽度，t表示时间。步骤2，选取相干MIMO雷达的N个波形的频率正交波形组作为探测波形：{sn(t)＝x(t)exp[j2π(n·ΔF)t],n＝1,2...N},(3)其中，△F是波形组中两个相邻波形间频率间隔。步骤3，调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，频率间隔的取值满足下式，使得波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；ΔF·MT＝A.(4)其中，A为任意正整数；步骤4，建立相干MIMO雷达模糊函数，定义为:其中|AFnn′(τ，fd)|是两个波形sn(t)和sn′(t)的互模糊函数:上式中1/N为归一化因子；根据公式(5)，将关系式(3)和(4)代入(6)得到：其中，n和n’是指子脉冲串中的编号，(τ,fd)为目标回波信号的时延和多普勒频移动，AFmain代指公式(10)后面的一串函数,仅仅是一个数学标示。其中AFSIMO(τ，fd)为以单一波形x(t)为探测信号的SIMO雷达模糊函数:SIMO雷达模糊函数为：步骤5，基于保持正交的相干MIMO雷达和建立的相干MIMO雷达模糊函数，在(7)中令τ＝0得到：在式(7)中令n-n′＝k，上式简化为:(11)式表明，函数切片AFMIMO(0,fd)由SIMO雷达函数切片AFMIMO(0,fd)和一系列中心峰值平移到以下位置的模糊函数切片AFSIMO(0,fd+k△F)叠加构成:fd＝-k·ΔF,k＝±1,±2...±(N-1).(12)根据(10)和(11)式，函数切片AFMIMO(0,fd)由SIMO雷达函数切片AFMIMO(0,fd)和平移的模糊函数切片AFSIMO(0,fd+k△F)叠加构成，其中AFMIMO(0,fd)和AFSIMO(0,fd+kΔF)的多普勒栅瓣周期间隔，都是1/T；步骤6，基于这一思想，采用下式继续调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达模糊函数切片无模糊多普勒为1/T，ΔF＝p/T,(13)进而扩展保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积；将AFSIMO(0,fd+kΔF)的周期栅瓣与AFMIMO(0,fd)的周期栅瓣重叠，则叠加后的AFMIMO(0,fd)栅瓣的周期间隔仍为1/T。以下验证利用本专利技术实施例中式确定的波形优化设计技术能够使相干MIMO雷达无模糊时延保持为T，从而使相干MIMO雷达无模糊区面积与SIMO雷达相等。在(7)式中令fd＝0可得：其中，由(9)式可知：将(13)式和τ＝mT代入(15)可得：将(13)式、(16)式和τ＝mT代入(14)式可得：由(9)可知，SIMO雷达模糊函数的零多普勒切片为：将τ＝mT代入(18)式得到：将(19)式代入(17)式可得：AFMIMO(τ,0)|τ＝mT＝AFSIMO(τ,0)|τ＝mT.f(n,n′).(20)其中：(20)式得到，MIMO雷达的时延栅瓣是SIMO雷达时延栅瓣与权函数f(n,n')乘积的结果；(21)式得到，函数f(n,n')的变量与(19)式中SIMO雷达时延栅瓣变量τ和m无关，由此得到，权函数f(n,n')对所有时延栅瓣AFSIMO(τ，0)|τ＝mT进行相同的加权处理，不改变中心峰和各栅瓣的比例关系；对模糊函数的幅度经过归一化处理以后，得到：AFMIMO(τ,0)|τ＝mT＝AFSIMO(τ,0)|τ＝mT.(22)由(22)式得到，当满足(13)式时，MIMO雷达零多普勒切片中时延栅瓣的位置和幅度与SIMO雷达完全相同；因此，相干MIMO雷达的无模糊时延为T，从而扩展了保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积。上述实施例的方法通过调整相干MIMO雷达的频率正交波形组中任意两个波形的频率间隔的取值，使得相干MIMO雷达模糊函数切片无模糊多普勒为1/T，扩展保持正交的相干MIMO雷达无模糊区面积，克服了现有波形设计方法中对于采用N个频率正交波形的相干MIMO雷达，其无模糊多普勒可能缩小到SIMO雷达无模糊多普勒的1/N，导致相干MIMO雷达无模糊区面积缩小为SIMO雷达无模糊区面积的1/N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，其特征在于，包括：建立相干MIMO雷达的包括若干个波形的频率正交波形组的模型；波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达无模糊多普勒为1/T，同时使得相干MIMO雷达无模糊时延为T，其中T为脉冲重复周期。

【技术特征摘要】
1.一种面向无模糊区面积扩展的相干MIMO雷达波形设计方法，其特征在于，包括：建立相干MIMO雷达的包括若干个波形的频率正交波形组的模型；波形组中任意两个波形在相干处理时间内保持正交；调整波形组中两个相邻波形间频率间隔，使得相干MIMO雷达无模糊多普勒为1/T，同时使得相干MIMO雷达无模糊时延为T，其中T为脉冲重复周期；其中，建立的相干MIMO雷达模型包括：sn(t)＝x(t)exp[j2π(n·ΔF)t]，n＝1,2…N，(3)其中，x(t)为脉冲串的基带信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昭，李相如，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11