LFM-PC复合调制信号的正交波形优化设计方法技术

本发明专利技术公开了LFM

【技术实现步骤摘要】
LFM
‑
PC复合调制信号的正交波形优化设计方法


[0001]本专利技术涉及LFM
‑
PC复合调制信号的


技术介绍

[0002]正交波形被广泛应用于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO) 雷达系统和抗欺骗干扰技术中，但因分辨率、测量精度较高的优点被广泛研究的 PC信号在高速运动平台和高速目标探测中存在多普勒敏感问题，且信号形式简 单、抗干扰能力较差，即使现有技术中提出了多种优化算法对PC信号进行正交 波形优化设计，以获得较好的波形分集增益与波形隔离度，但其均未考虑到当平 台或目标快速移动时信号的主旁瓣比会急剧恶化的情形，未克服PC信号多普勒 容限过窄的问题，使PC信号在正交波形中的应用仍然受到极大限制。
[0003]基于LFM信号和PC信号复合调制的LFM
‑
PC信号，兼顾了LFM信号和PC 信号的优点，具有较高的分辨率、测量精度，同时扩展了PC信号的多普勒容限， 还可以提高信号的复杂程度，从而提高雷达系统的抗干扰能力，有望突破PC信 号在正交波形中的应用限制。
[0004]但传统的LFM
‑
PC信号多采用在脉间实现相位编码调制，脉内实现线性频率 调制的形式，缺少对其他调制形式的研究，仅有的一些研究也基本未涉及对离散 相位的调制手段。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种可对经脉内线性频率和相位编码复合调制得到 的LFM
‑
>PC复合调制信号进行正交波形优化设计的方法，其得到的复合调制信号 具有宽多普勒容限、及更低的旁瓣，分辨率及检测精度高。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]LFM
‑
PC复合调制信号的正交波形优化设计方法，其包括：
[0008]S1构建LFM
‑
PC复合调制信号模型；
[0009]S2基于所述LFM
‑
PC复合调制信号模型，获得其离散形式的脉间信号自模 糊函数模型及脉间信号互模糊函数模型；
[0010]S3基于所述离散形式的自模糊函数模型及互模糊函数模型，构建所述 LFM
‑
PC复合调制信号的正交波形优化模型；
[0011]S4通过ADMM算法求解所述优化模型，得到优化后的复合调制信号模型， 进而得到信号的优化设计方案；
[0012]其中，所述LFM
‑
PC复合调制信号通过LFM信号与PC信号经脉内线性调频 及脉内相位编码调制的复合调制得到。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述优化模型的优化目标包括：在多普勒 容限内，复合调制信号具有最小的脉间信号归一化自模糊函数旁瓣与互模糊函数 之和。
[0014]其中，所述“和”可以为多种形式的和，如直接的加和，或平方和等，优选 为平方
和。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述优化模型的构建包括：
[0016]根据所述自模糊函数模型，提取单脉冲信号的自模糊函数归一化主峰幅度；
[0017]根据单脉冲信号主峰幅度在多普勒容限内的归一化模糊函数，获得其归一化 积分旁瓣。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述复合调制信号模型如下：
[0019][0020]其中，u(t)表示一个CPI内雷达发射一组共M个脉冲信号的信号包络；T
R
表 示脉冲重复周期；u
i
(t)表示第i个LFM
‑
PC复合调制脉冲信号，且：
[0021][0022]其中，μ表示调频斜率；N表示码长；t表示时间；n表示脉冲编码序数；T 表示脉冲宽度；表示第i个脉冲的编码序列，其中 k
i
(n)∈[0,1,
···
K
‑
1]表示调制相位、K表示调制相位数；c＝[c
0T
,c
1T
,
…
c
M
‑
1T
]T
表示M 个脉冲信号的编码序列；p
n
(t)表示如下的理想矩形脉冲信号：
[0023][0024]其中，表示码元宽度。
[0025]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述离散形式的互模糊函数模型如下：
[0026]χ
ij
(k,p)＝c
j
′
H
H(k,p)c
i
′ꢀꢀ
(9)，
[0027]其中，
[0028][0029][0030][0031]其中，T
s
表示采样周期，N
′
表示一个脉冲内总采样点数，
ꢀ‑
(N
′‑
1)≤p≤N
′‑
1，J
k
表示转移矩阵，且：
[0032][J
k
]l,m
＝[J
T
‑
k
]l,m
＝δ
(l
‑
m
‑
k)
[0033]其中，J
T
表示转移矩阵J的转置，J
k
表示第k个转移矩阵，l表示J矩阵的 第l行元素，
m表示J矩阵的第m行元素，k表示调制相位，表 示克罗内克函数。
[0034]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述离散形式的自模糊函数模型如下：
[0035]χ
i
(k,p)＝c
i
′
H
H(k,p)c
i
′ꢀꢀꢀ
(10)，
[0036]其中，c
i
′
表示采样后的第i个编码序列。
[0037]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述优化模型如下：
[0038][0039]其中，k
n
表示调制相位，K表示调制相位数。
[0040]根据本专利技术的一些优选实施方式，通过ADMM算法求解所述优化模型的过 程包括：
[0041]引入辅助变量z和约束条件c＝z，将所述优化模型进行如下的转换：
[0042][0043]其中，k
n
表示调制相位，K表示调制相位数；
[0044]获得转换后的优化模型的增广拉格朗日方程，如下：
[0045][0046]其中，u＝(λ
r
+jλ
i
)/ρ，ρ表示惩罚项系数；
[0047]通过ADMM迭代求解上述方程，至达到迭代次数上限和/或满足收敛条件后， 得到优化设计参数。
[0048]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述方程的求解过程包括：
[0049]A1通过以下过程更新参数c，此时z
(t)
,u
(t)
视为已知量：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.LFM
‑
PC复合调制信号的正交波形优化设计方法，其特征在于：包括：S1构建LFM
‑
PC复合调制信号模型；S2基于所述LFM
‑
PC复合调制信号模型，获得其离散形式的脉间信号自模糊函数模型及脉间信号互模糊函数模型；S3基于所述离散形式的自模糊函数模型及互模糊函数模型，构建所述LFM
‑
PC复合调制信号的正交波形优化模型；S4通过ADMM算法求解所述优化模型，得到优化后的复合调制信号模型，进而得到信号的优化设计方案；其中，所述LFM
‑
PC复合调制信号通过LFM信号与PC信号经脉内线性调频及脉内相位编码调制的复合调制得到。2.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于：所述优化模型的优化目标包括：在多普勒容限内，复合调制信号具有最小的脉间信号归一化自模糊函数旁瓣与互模糊函数之和。3.根据权利要求2所述的优化设计方法，其特征在于：所述优化模型的构建包括：根据所述自模糊函数模型，提取单脉冲信号的自模糊函数归一化主峰幅度；根据单脉冲信号主峰幅度在多普勒容限内的归一化模糊函数，获得其归一化积分旁瓣。4.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于：所述复合调制信号模型如下：其中，u(t)表示一个CPI内雷达发射一组共M个脉冲信号的信号包络；T
R
表示脉冲重复周期；u
i
(t)表示第i个LFM
‑
PC复合调制脉冲信号，且：其中，μ表示调频斜率；N表示码长；t表示时间；n表示脉冲编码序数；T表示脉冲宽度；表示第i个脉冲的编码序列，其中k
i
(n)∈[0,1,
···
K
‑
1]表示调制相位、K表示调制相位数；c＝[c
0T
,c
1T
,
…
c
M
‑
1T
]
T
表示M个脉冲信号的编码序列；p
n
(t)表示如下的理想矩形脉冲信号：其中，表示码元宽度。5.根据权利要求4所述的优化设计方法，其特征在于：所述离散形式的互模糊函数模型如下：
其中，其中，其中，其中，T
s
表示采样周期，N
′
表示一个脉冲内总采样点数，取
‑
(N
′‑
1)≤p≤N
′‑
1，J
k
表示转移矩阵，且：[J
k
]
l,m
＝[J
T
‑
k
]
l,m
＝δ
(l
‑
m
‑
k)
其中，J
T
表示转移矩阵J的转置，J
k
表示第k个转移矩阵，l表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱旦峰，赵家琛，胡婉婉，王玉莹，王娜，张劲东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：