相位编码波形组优化设计方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本申请涉及相位编码波形组优化设计方法、装置、设备和介质，方法包括：根据系统的最大发射信号时长及发射信号带宽，确定待设计的相位编码波形的码长；根据探测目标速度区间及载波频率，确定归一化多普勒频率区间；以相位编码波形的相位编码序列为设计变量，根据码长、归一化多普勒频率区间和设计需求对应的约束条件，构建相位编码波形的优化模型；利用模型求解器对优化模型进行求解处理，得到优化后具有码长的相位编码波形。实现了编码波形在保持良好相关性能的情况下，有效提高波形的多普勒容限的目的，具有适用范围更广，波形多普勒容限更高、旁瓣水平低、优化距离且速度区间可设置的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
相位编码波形组优化设计方法、装置、设备和介质


[0001]本申请涉及雷达探测
，特别是涉及一种相位编码波形组优化设计方法、装置、设备和介质。

技术介绍

[0002]具有良好自相关性能和互相关性能的正交序列组，在多通道雷达、通信系统中具有广泛的应用前景。原因在于，当波形序列具有良好的自相关旁瓣时，可以提升系统对弱目标的检测性能、同步性能以及功率控制等。此外，当波形序列具有低互相关旁瓣时，可以提升系统的杂波抑制、参数识别以及用户区分等性能。
[0003]目前的波形设计方法以降低相关函数的峰值旁瓣比或积分旁瓣比为优化目的，难以对二者同时进行优化设计，波形优化设计难度大，此外，对于运动目标的探测和参数测量，对波形的多普勒容限也提出了较高要求。针对前述高多普勒容限正交波形组设计问题，传统的一种解决方法是基于梯度的以降低波形旁瓣能量为目标的恒模高多普勒容限波形组设计方法，其实现了特定速度、距离旁瓣区间波形相关性能的优化。然而，在实现本专利技术过程中，专利技术人发现前述传统的波形组设计方法，编码波形在保持良好相关性能的情况下，存在着无法有效提高波形的多普勒容限的技术问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种相位编码波形组优化设计方法、一种相位编码波形组优化设计装置、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质，能够实现编码波形在保持良好相关性能的情况下，有效提高波形的多普勒容限的目的。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术实施例提供一种相位编码波形组优化设计方法，包括步骤：
[0007]根据系统的最大发射信号时长及发射信号带宽，确定待设计的相位编码波形的码长；
[0008]根据探测目标速度区间及载波频率，确定归一化多普勒频率区间；
[0009]以相位编码波形的相位编码序列为设计变量，根据码长、归一化多普勒频率区间和设计需求对应的约束条件，构建相位编码波形的优化模型；
[0010]利用模型求解器对优化模型进行求解处理，得到优化后具有码长的相位编码波形。
[0011]另一方面，还提供一种相位编码波形组优化设计装置，包括：
[0012]码长确定模块，用于根据系统的最大发射信号时长及发射信号带宽，确定待设计的相位编码波形的码长；
[0013]频率确定模块，用于根据探测目标速度区间及载波频率，确定归一化多普勒频率区间；
[0014]优化构建模块，用于以相位编码波形的相位编码序列为设计变量，根据码长、归一
化多普勒频率区间和设计需求对应的约束条件，构建相位编码波形的优化模型；
[0015]优化求解模块，用于利用模型求解器对优化模型进行求解处理，得到优化后具有码长的相位编码波形。
[0016]又一方面，还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现任一项的上述相位编码波形组优化设计方法的步骤。
[0017]再一方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任一项的上述相位编码波形组优化设计方法的步骤。
[0018]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
[0019]上述相位编码波形组优化设计方法、装置、设备和介质，通过首先根据系统的最大发射信号时长及发射信号带宽，确定待设计的相位编码波形的码长，然后根据探测目标速度区间及载波频率，确定归一化多普勒频率区间，进而以相位编码波形的相位编码序列为设计变量，根据码长、归一化多普勒频率区间和设计需求对应的约束条件，构建相位编码波形的优化模型，最后利用模型求解器对优化模型进行求解处理，得到优化后的相关性能良好且具有上述码长的相位编码波形。如此，可以在确定系统参数、目标参数和波形参数等基础上，可通过调整模型的目标函数，设计多组具有良好多普勒容限和相关性能的相位编码波形，实现了编码波形在保持良好相关性能的情况下，有效提高波形的多普勒容限的目的，使得多通道系统在彼此不干扰的前提下实现多目标的检测和参数测量。相比于现有的相位编码波形设计方法，上述方法具有适用范围更广，波形多普勒容限更高、旁瓣水平低、优化距离且速度区间可设置的优点。
附图说明
[0020]图1为一个实施例中相位编码波形组优化设计方法的流程示意图；
[0021]图2为另一个实施例中相位编码波形组优化设计方法的流程示意图；
[0022]图3为一个实施例中恒模约束条件下设计的码1的自模糊函数示意图；
[0023]图4为一个实施例中恒模约束条件下设计的码2的自模糊函数示意图；
[0024]图5为一个实施例中恒模约束条件下设计的码1和码2的互模糊函数示意图；
[0025]图6为一个实施例中η模约束条件下设计的码1的自模糊函数示意图；
[0026]图7为一个实施例中η模约束条件下设计的码2的自模糊函数示意图；
[0027]图8为一个实施例中η模约束条件下设计的码1和码2的互模糊函数示意图；
[0028]图9为一个实施例中峰均比约束条件下设计的码1的自模糊函数示意图；
[0029]图10为一个实施例中峰均比约束条件下设计的码2的自模糊函数示意图；
[0030]图11为一个实施例中峰均比约束条件下设计的码1和码2的互模糊函数示意图；
[0031]图12为一个实施例中相位编码波形组优化设计装置的模块结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0034]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0035]目前的波形设计方法以降低相关函数的峰值旁瓣比或积分旁瓣比为优化目的，难以对二者同时进行优化设计。同时，为了最大化发射端功率放大器效率，常要求发射波形具有特定的非凸模约束，这使得波形优化设计难度增加，难以获取波形设计的最优解。此外，对于运动目标的探测和参数测量，除了要求波形具有良好的相关性能外，对波形的多普勒容限也提出了很高要求，即存在多普勒频移的情况下，波形仍要保持良好的相关特性。
[0036]基于梯度的以降低波形旁瓣能量为目标的恒模高多普勒容限波形组设计方法，虽然实现了特定速度、距离旁瓣区间波形相关性能的优化。然而，该方法仅能对恒模波形进行设计，无法扩展至其它常用模约束，同时该方法无法优化波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位编码波形组优化设计方法，其特征在于，包括步骤：根据系统的最大发射信号时长及发射信号带宽，确定待设计的相位编码波形的码长；根据探测目标速度区间及载波频率，确定归一化多普勒频率区间；以所述相位编码波形的相位编码序列为设计变量，根据所述码长、所述归一化多普勒频率区间和设计需求对应的约束条件，构建所述相位编码波形的优化模型；利用模型求解器对所述优化模型进行求解处理，得到优化后具有所述码长的相位编码波形。2.根据权利要求1所述的相位编码波形组优化设计方法，其特征在于，所述优化模型为：s.t.Ceq(x
m
)＝0,C(x
m
)≤0,x
lb
≤x
m
≤x
ub
其中，X＝[x
1 x2ꢀ…ꢀ
x
M
],x
m
＝[x
m
(1)
ꢀ…ꢀ
x
m
(N)],m＝1,
…
,M,M其中，x
m
表示所述相位编码波形，L表示对所述归一化多普勒频率区间等间隔划分的段数，N表示所述码长，M表示相位编码信号的组数，f
l
表示所述归一化多普勒频率区间的频点，w(n2,f
l
)表示旁瓣区间加权因子，表示波形和波形的互模糊函数，Ceq(x
m
)表示等式约束，C(x
m
)表示不等式约束，x
lb
和x
ub
分别表示x
m
的下限和上限约束，p∈[2,+∞)为能量选择因子。3.根据权利要求1或2所述的相位编码波形组优化设计方法，其特征在于，确定的所述码长为：N＝B
×
T其中，N表示所述码长，B表示所述发射信号带宽，T表示所述最大发射信号时长。4.根据权利要求3所述的相位编码波形组优化设计方法，其特征在于，归一化多普勒频率区间为：其中，f
min
表示所述归一化多普勒频率区间的频率下限，f
max
表示所述归一化多普勒频率区间的频率上限，N表示所述码长，B表示所述发射信号带宽，f0表示载波频率，c表示光速，v
min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福来，庞晨，王雪松，李永祯，封斯嘉，王占领，殷加鹏，李楠君，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：