一种认知雷达的多模捷变波形生成及其处理方法技术

本发明专利技术公开了一种认知雷达的多模捷变波形生成及其处理方法，生成方法包括：将相位编码信号或频率编码信号作为基带信号调制雷达波形，构建基带信号模型；根据预设规则选定调制参数，分别对雷达波形进行时域调制、频域调制、相位域调制和极化域调制，对雷达波形的发射信号脉冲重复间隔、载频、相位和极化域进行捷变处理；根据基带信号模型和调制参数，构建整体发射信号模型，生成多模捷变波形。该生成的雷达波形能够在不同环境下可靠、稳健、自适应地探测目标，提高了雷达系统的检测、跟踪和识别性能。该雷达波形的处理方法能够自适应地调整雷达发射机的发射模式，提高了雷达系统的感知能力、适应能力和抗干扰能力。适应能力和抗干扰能力。适应能力和抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种认知雷达的多模捷变波形生成及其处理方法


[0001]本专利技术涉及雷达
，特别涉及一种认知雷达的多模捷变波形生成及其处理方法。

技术介绍

[0002]雷达在白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展，如气象预报、资源探测、环境监测等领域，以及科学研究，如天体研究、大气物理、电离层结构研究等领域。传统工作模式下，通常雷达的天线形式、发射波形、接收处理方式相对固定，即使探测环境发生变化，发射机也不能自适应地调整发射模式，进而制约了其性能的进一步提升。
[0003]Simon Haykin教授于2006年正式提出了认知雷达的概念，并明确指出具有认知功能是新一代雷达系统的重要标志。该系统能够在接收端进行信号处理，提取回波有效信息，再结合环境数据库反馈到发射机，并指导发射机自适应地调整发射信号以适应当前的电磁环境和杂波背景。相比传统雷达，认知雷达的最显著特征是引入自适应发射功能。雷达发射波形的选取影响着回波中包含的信息量，与雷达检测、估计、成像、跟踪及干扰抑制等方面性能有直接的关系，因此迫切需要对雷达发射波形进行研究。
[0004]Simon Haykin等人研究了具有高斯脉冲包络的LFM信号参数的认知雷达发射波形，Wang,HY等人研究了基于LFM信号参数的认知雷达发射波形；Ghadian,M等人研究了基于可变时域参数的认知雷达发射波形。
[0005]然而，当前关于认知雷达波形设计的研究都只基于某一类波形(如LFM波形)的波形参数或单一维度的调制参数(如时域参数)进行优化，具有一定的局限性，无法提升雷达系统的综合性能。
[0006]因此，在现有雷达波形设计的基础上，如何提供一种新型雷达发射波形及其处理方法，以使雷达在不同环境下更加稳健、可靠和自适应地探测目标，提高雷达系统的检测、跟踪和识别性能，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种至少解决上述部分技术问题的认知雷达的多模捷变波形生成及其处理方法，该生成的雷达波形兼顾基带相关特性与调制参数特性，进一步提高了波形的自由度，使该雷达波形可以在不同环境下可靠、稳健、有效和自适应地探测目标，提高了雷达系统的检测、跟踪和识别性能。
[0008]本专利技术实施例提供一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，包括如下步骤：
[0009]S1、将相位编码信号或频率编码信号作为基带信号调制雷达波形，构建基带信号模型；所述雷达波形在一个相干处理时间内发射M个脉冲；
[0010]S2、根据预设规则选定调制参数，分别对所述雷达波形进行时域调制、频域调制、
相位域调制和极化域调制，对所述雷达波形的发射信号脉冲重复间隔、载频、相位和极化域进行捷变处理；
[0011]S3、根据所述基带信号模型和调制参数，构建整体发射信号模型，生成多模捷变波形。
[0012]进一步地，所述步骤S1中基带信号模型为：
[0013][0014]上式中，wav(t)表示基带信号；j表示虚数单位，j2＝
‑
1；τ
c
表示基带信号的一个信号子脉冲的持续时间；N表示一个信号脉冲中子脉冲的个数，φ
n
(n＝0,1,
…
N
‑
1)表示第n个脉冲的相位，φ
n
∈[
‑
π,π)；c[n](n＝0,1,
…
N
‑
1)表示第n个脉冲的频率编码值，c[n]∈{1,2,...N}；ΔF表示频率间隔；t表示时间参数；phasCoding表示基带信号选择为相位编码信号；freqCoding表示基带信号选择为频率编码信号。
[0015]进一步地，所述步骤S2包括：
[0016]S21、根据第一预设规则设定所述雷达波形的发射脉冲串PRI，根据所述发射脉冲串PRI以及雷达发射机生成的时域抖动值，构建时域包络信号模型，对所述雷达波形的发射信号脉冲重复间隔进行捷变处理；
[0017]S22、标记所述雷达波形所发射脉冲的所选频点序号，计算所述脉冲的载频值，根据所述载频值构建载频信号模型，对所述雷达波形的发射信号载频进行捷变处理；
[0018]S23、标记所述雷达波形所发射脉冲的所选相位点序号，计算所述脉冲的初始相位，根据所述初始相位构建信号初相模型，对所述雷达波形的发射信号相位进行捷变处理；
[0019]S24、根据第二预设规则设定所述雷达波形所发射脉冲的极化角，根据所述极化角计算对应的琼斯矢量，根据所述琼斯矢量构建信号极化模型，对所述雷达波形的发射信号极化域进行捷变处理。
[0020]进一步地，所述步骤S21中，时域包络信号模型为：
[0021][0022][0023]上式中，T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数。
[0024]进一步地，所述步骤S22中脉冲的载频值的计算公式为：
[0025][0026]上式中，f
m
表示第m个脉冲的载频值；N
FH
表示频点总数；n
FHm
表示所选频点序号，n
FHm
∈{1,2,...,N
FH
}；[F
L
,F
H
]表示载频频带，F
L
表示频带起点频率，F
H
表示频带终点频率。
[0027]进一步地，所述步骤S22中，载频信号模型为：
[0028][0029]上式中，m表示脉冲序号；j表示虚数单位，j2＝
‑
1；T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数；f
m
表示第m个脉冲的载频值。
[0030]进一步地，所述步骤S23中，信号初相模型为：
[0031][0032]上式中，表示第m个脉冲的初始相位；T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数；j表示虚数单位，j2＝
‑
1。
[0033]进一步地，所述步骤S24中，信号极化模型为：
[0034][0035]上式中，表示琼斯矢量；T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数。
[0036]进一步地，所述步骤S4中，整体发射信号模型为：
[0037][0038]上式中，P表示信号功率；T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数；表示琼斯矢量；j表示虚数单位，j2＝
‑
1；f
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将相位编码信号或频率编码信号作为基带信号调制雷达波形，构建基带信号模型；所述雷达波形在一个相干处理时间内发射M个脉冲；S2、根据预设规则选定调制参数，分别对所述雷达波形进行时域调制、频域调制、相位域调制和极化域调制，对所述雷达波形的发射信号脉冲重复间隔、载频、相位和极化域进行捷变处理；S3、根据所述基带信号模型和调制参数，构建整体发射信号模型，生成多模捷变波形。2.如权利要求1所述的一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，其特征在于，所述步骤S1中基带信号模型为：上式中，wav(t)表示基带信号；j表示虚数单位，j2＝
‑
1；τ
c
表示基带信号的一个信号子脉冲的持续时间；N表示一个信号脉冲中子脉冲的个数，φ
n
(n＝0,1,
…
N
‑
1)表示第n个脉冲的相位，φ
n
∈[
‑
π,π)；c[n](n＝0,1,
…
N
‑
1)表示第n个脉冲的频率编码值，c[n]∈{1,2,...N}；ΔF表示频率间隔；t表示时间参数；phasCoding表示基带信号选择为相位编码信号；freqCoding表示基带信号选择为频率编码信号。3.如权利要求1所述的一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、根据第一预设规则设定所述雷达波形的发射脉冲串PRI，根据所述发射脉冲串PRI以及雷达发射机生成的时域抖动值，构建时域包络信号模型，对所述雷达波形的发射信号脉冲重复间隔进行捷变处理；S22、标记所述雷达波形所发射脉冲的所选频点序号，计算所述脉冲的载频值，根据所述载频值构建载频信号模型，对所述雷达波形的发射信号载频进行捷变处理；S23、标记所述雷达波形所发射脉冲的所选相位点序号，计算所述脉冲的初始相位，根据所述初始相位构建信号初相模型，对所述雷达波形的发射信号相位进行捷变处理；S24、根据第二预设规则设定所述雷达波形所发射脉冲的极化角，根据所述极化角计算对应的琼斯矢量，根据所述琼斯矢量构建信号极化模型，对所述雷达波形的发射信号极化域进行捷变处理。4.如权利要求3所述的一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，其特征在于，所述步骤S21中，时域包络信号模型为：S21中，时域包络信号模型为：
上式中，T
m
表示第m个脉冲的实际发射时间起点；τ表示基带信号的一个总脉冲的持续时间；t表示时间参数。5.如权利要求3所述的一种认知雷达的多模捷变波形生成方法，其特征在于，所述步骤S22中脉冲的载频值的计算公式为：上式中，f
m<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡封晔，李卓菲，凌壮，杨勇，刘聪，李志军，杨佳慧，姚宝花，刘坦炟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：