【技术实现步骤摘要】
一种MIMO雷达正交波形设计方法和系统
[0001]本专利技术属于雷达系统与雷达信号处理领域，尤其涉及一种MIMO雷达正 交波形设计方法和系统。
技术介绍
[0002]MIMO雷达作为一种新体制雷达，自提出以来便受到了众多学者的广泛 关注。与传统相控阵雷达相比，MIMO雷达能够发射任意波形，具有更高的 自由度，在目标检测、参数估计等方面具有非常优越的性能。按照天线配 置方式的不同，可以将其分为统计MIMO雷达和相干MIMO雷达。统计MIMO 雷达收发阵元的配置间距大，可以从不同的方向观测目标，因而具有良好 的空间增益、结构增益和极化增益，能够有效克服目标RCS闪烁效应。相 干MIMO雷达的目标回波通过匹配滤波后可以进行相干处理，获得了良好的 波形分集增益，更有利于强干扰背景下弱目标的检测。
[0003]波形设计是MIMO雷达优越性能得以发挥的重要基础。在不同工作条件 下，MIMO雷达所需波形的性能有所不同，相应的波形设计准则也不相同。 通常情况下，MIMO雷达波形设计可以分为以下几种情况：一、期望方向图 匹配下的发射...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种MIMO雷达正交波形设计方法，其特征在于，所述方法通过约束频谱形状来设计所述MIMO雷达的正交波形，所述MIMO雷达为多输入多输出雷达，所述方法包括：步骤S1、获取MIMO雷达发射平台发射信号的发射波形，基于所述发射波形构建所述发射信号的非周期相关信号模型，所述非周期相关信号模型由非周期自相关函数和非周期互相关函数来表征；步骤S2、建立所述发射波形的频谱模型以构建所述发射波形的频谱匹配模型，进一步基于所述频谱匹配模型和所述发射波形基于期望相关性能匹配的优化模型来确定所述发射波形基于频谱形状约束的优化模型；步骤S3、利用所述发射波形基于频谱形状约束的优化模型，通过循环迭代计算求取最优发射波形，迭代计算的截止条件为相邻迭步目标函数的变化小于阈值。2.根据权利要求1所述的一种约束频谱形状的MIMO雷达正交波形设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述非周期相关信号模型的所述非周期自相关函数A
l,k
和所述非周期互相关函数C
p,q,k
分别为：分别为：其中，A
l,k
表示第l个发射波形在第k个时延上的自相关，C
p,q,k
表示第p个发射波形和第q个发射波形在所述第k个时延上的互相关，L表示所述发射波形的个数，N表示所述发射波形的编码长度，l,p,q＝1,2,...,L，p≠q，k＝0,1,...,N
‑
1，s
l
(n)表示第l个发射波形在第n时刻的取值，令为k时延移位矩阵：其中，表示k时延移位矩阵的第(l,m)个元素，δ为冲击函数，定义矩阵J
p,q,k
如下：其中，Z
p,q
表示第(p,q)个元素为1且其余元素为0的L
×
L维矩阵，表示Kronecker积，基于所述矩阵J
p,q,k
的定义，则所述发射波形的所述非周期自相关函数的紧凑表达式和所述非周期互相关函数的紧凑表达式分别为：A
l,k
＝s
H
J
l,l,k
sC
p,q,k
＝s
H
J
p,q,k
s其中，s＝[s1,s2,...,s
L
]
H
为所述发射波形的向量表达。3.根据权利要求2所述的一种约束频谱形状的MIMO雷达正交波形设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中：(1)所述发射波形的频谱模型为：y
z
＝s
H
F
z
其中，I
L
表示L维的单位阵。(2)所述发射波形基于期望相关性能匹配的优化模型为：s.t.|s(m)|＝1,m＝1,2,...,LN其中，w
k
≥0表示不同时延上的加权系数，表示第p个发射波形和第q个发射波形在所述第k个时延上期望的相关电平；(3)构建的所述发射波形的频谱匹配模型为：s.t.|s(m)|＝1,m＝1,2,...,LN其中，表示第z个频点上的加权系数，d
z
＝[d
z1
,d
z2
,...,d
zL
]为期望的功率谱密度向量，表示Hadamard积，α＞0为尺度因子，用来折中期望频谱与实际频谱之间的失配；(4)所述发射波形基于频谱形状约束的优化模型为：s.t.|s(m)|＝1,m＝1,2,...,LN其中，0≤β≤1为加权系数，用来折中发射波形的相关性能和频谱匹配性能。4.根据权利要求3所述的一种约束频谱形状的MIMO雷达正交波形设计方法，其特征在于，在所述步骤S3中，获取所述发射波形基于频谱形状约束的优化模型的等价优化模型：s.t.|s(m)|＝1,m＝1,2,...,LN其中，θ
z
＝[θ
z1
...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄中瑞，唐波，王海，王贵生，张峻宁，王旭阳，
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：
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