一种多功能一体化的信号波形设计方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能一体化的信号波形设计方法，该方法包括：分别获取雷达、通信和有源干扰三类任务的任务目标信息和当前的电磁环境信息，建立多功能一体化的波形设计准则，确定多功能一体化波形的性能指标；根据多功能一体化波形的性能指标、任务目标信息和电磁环境信息，建立波形设计目标函数，对所述波形设计目标函数进行求解，得到多功能一体化的信号波形；对执行雷达、通信和有源干扰任务的效果进行评估，根据评估结果重新进行多功能一体化的信号波形设计。本发明专利技术综合考虑雷达、通信和有源干扰的目标任务信息和所处电磁环境信息，利用一种波形实现了对上述三类功能的承载，实现了特定场景下多功能一体化的波形设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能一体化的信号波形设计方法


[0001]本专利技术涉及通信、雷达和有源干扰领域，尤其涉及一种多功能一体化的信号波形设计方法。

技术介绍

[0002]目前，随着宽带射频器件和超宽带信号处理技术的不断发展，雷达系统、通信系统和有源干扰系统呈现硬件融合发展的趋势。对于雷达系统而言，雷达系统的探测带宽越来越宽，部分雷达还具有无源探测和信号识别分选能力，因此未来雷达将有望实现更多的有源干扰功能。而对于有源干扰系统而言，其随着雷达技术的发展而不断进步，在信号波形产生、信号发射、波束成形等方面所采用的技术也与雷达系统越来越相近。两种系统的深度融合并采用一套硬件实现两种功能，是未来的技术发展趋势。另外，雷达与无线通信技术的射频前端架构也变得越来越相似，目前已有能够实现雷达和通信功能的通用硬件平台。因此，雷达、通信和有源干扰三类系统，有望采用统一的硬件架构进行设计，实现硬件平台的一体化。而对于雷达、通信和干扰一体化的实现系统，如何设计能够同时承载雷达、通信和有源干扰功能的波形，是当前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对如何设计一种能够同时承载雷达、通信和有源干扰三种功能的一体化波形的问题，本专利技术公开了一种多功能一体化的信号波形设计方法，包括：
[0004]分别获取雷达、通信和有源干扰三类任务的任务目标信息和当前的电磁环境信息；
[0005]根据所获取的任务目标信息和电磁环境信息，建立多功能一体化的波形设计准则；
[0006]根据所建立的波形设计准则，确定多功能一体化波形的性能指标；
[0007]根据多功能一体化波形的性能指标、任务目标信息和电磁环境信息，建立波形设计目标函数；
[0008]根据所建立的波形设计目标函数，采用相应的求解方法对所述波形设计目标函数进行求解，得到多功能一体化的信号波形；
[0009]对采用多功能一体化信号波形的多功能一体化系统执行雷达、通信和有源干扰三类任务的效果进行评估，得到评估结果；当评估结果的取值超出预设范围时，根据评估结果对雷达、通信和有源干扰三类任务的任务目标信息和电磁环境信息进行修改，根据修改后的任务目标信息和电磁环境信息，重新进行多功能一体化的信号波形设计。
[0010]所述雷达的任务目标信息，包括雷达任务类型、目标类型、目标电磁特性信息、目标运动特性信息等；
[0011]所述目标类型包括亚音速目标、超音速目标和高超音速目标；
[0012]所述通信的任务目标信息，包括通信信道信息、通信可靠性需求信息、通信有效性
需求信息等；
[0013]所述有源干扰的任务目标信息，包括干扰目标技术体制、干扰目标平台运动特性、干扰目标工作状态、干扰目标信号参数信息、有源干扰模式等。
[0014]所述当前的电磁环境信息，是采用分层认知模型对当前的电磁环境进行表征后得到。
[0015]所述的采用分层认知模型对当前的电磁环境进行表征，是采用基本属性层、物理空间层、波形形态层、信号波形层、指纹特征层、基础数据层和信息应用层分别对当前的电磁环境数据进行表征，得到每个层的表征参数信息，所有层的表征参数信息构成当前的电磁环境信息。
[0016]所述基本属性层，其表征参数信息包括信号频带宽度、平均功率谱密度和最大功率谱密度等；
[0017]所述物理空间层，其表征参数信息包括空间谱密度、空间波束密集度和最小空间谱间隔等；
[0018]所述波形形态层，其表征参数信息包括水平垂直极化比和极化空间联合谱信息等；
[0019]所述信号波形层，其表征参数信息包括信号波形参数信息等；
[0020]所述指纹特征层，其表征参数信息包括调制参数信息等；
[0021]所述基础数据层，其表征参数信息包括码元参数信息等；
[0022]所述信息应用层，其表征参数信息包括干扰样式信息等。
[0023]所述多功能一体化的波形设计准则，包括：雷达功能的波形设计准则、通信功能的波形设计准则、有源干扰功能的波形设计准则。
[0024]所述根据所获取的任务目标信息和电磁环境信息，建立多功能一体化的波形设计准则，包括：
[0025]根据雷达的任务目标信息和电磁环境信息对探测环境信噪比进行评估，得到探测环境信噪比评估值；若该探测环境信噪比评估值低于预设值，则采用目标回波信噪比准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0026]获取雷达的任务目标信息中的目标电磁特性信息，若目标电磁特性为电磁散射强度随频率变化的扩展目标特性，则采用目标估计精度准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0027]获取雷达的任务目标信息中的目标电磁特性信息，若目标电磁特性为随机变化的随机目标特性，则采用目标分类准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0028]若雷达的任务目标信息中的雷达任务类型为目标探测和搜索，则采用目标回波信噪比准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0029]若雷达的任务目标信息中的雷达任务类型为目标跟踪，则采用目标估计精度准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0030]若雷达的任务目标信息中的雷达任务类型为目标识别，则采用目标分类准则作为雷达功能的波形设计准则；
[0031]若通信的任务目标信息中的通信信道信息给出了信道容量下限，则以信道容量准则作为通信功能的波形设计准则；
[0032]根据通信的任务目标信息，若其中的通信信道信息未对信道容量进行约束，且其
中的通信可靠性需求高于通信有效性需求，则以通信可靠性准则作为通信功能的波形设计准则；若其中的通信信道信息未对信道容量进行约束，且其中的通信有效性需求高于通信可靠性需求，则以通信有效性准则作为通信功能的波形设计准则。
[0033]若有源干扰的任务目标信息的有源干扰模式为压制干扰，则以压制干扰效能准则作为有源干扰功能的波形设计准则；
[0034]若有源干扰的任务目标信息的有源干扰模式为欺骗干扰，则以欺骗干扰效能准则作为有源干扰功能的波形设计准则；
[0035]所述根据所建立的波形设计准则，确定多功能一体化波形的性能指标，包括：根据波形设计准则，选择对应的波形的性能指标。
[0036]目标估计精度准则对应的波形的性能指标包括距离CRB、速度CRB和目标散射系数CRB。
[0037]目标回波信噪比准则对应的波形的性能指标包括模糊函数和相参累积特性；
[0038]目标分类准则对应的波形的性能指标包括雷达接收信号与随机目标间的条件互信息；
[0039]信道容量准则对应的波形的性能指标包括信道容量；
[0040]通信有效性准则对应的波形的性能指标包括数据传输速率；
[0041]通信可靠性准则对应的波形的性能指标包括通信误码率；
[0042]压制干扰效能准则对应的波形的性能指标包括干扰波形熵值；
[0043]欺骗干扰效能准则对应的波形的性能指标包括干扰波形与干扰目标波形的相似度。
[0044]所述根据多功能一体化波形的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，该方法包括：分别获取雷达、通信和有源干扰三类任务的任务目标信息和当前的电磁环境信息；根据所获取的任务目标信息和电磁环境信息，建立多功能一体化的波形设计准则；根据所建立的波形设计准则，确定多功能一体化波形的性能指标；根据多功能一体化波形的性能指标、任务目标信息和电磁环境信息，建立波形设计目标函数；根据所建立的波形设计目标函数，采用相应的求解方法对所述波形设计目标函数进行求解，得到多功能一体化的信号波形；对采用多功能一体化信号波形的多功能一体化系统执行雷达、通信和有源干扰三类任务的效果进行评估，得到评估结果；当评估结果的取值超出预设范围时，根据评估结果对雷达、通信和有源干扰三类任务的任务目标信息和电磁环境信息进行修改，根据修改后的任务目标信息和电磁环境信息，重新进行多功能一体化的信号波形设计。2.如权利要求1所述的多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，所述雷达的任务目标信息，包括雷达任务类型、目标类型、目标电磁特性信息和目标运动特性信息；所述通信的任务目标信息，包括通信信道信息、通信可靠性需求信息和通信有效性需求信息；所述有源干扰的任务目标信息，包括干扰目标技术体制、干扰目标平台运动特性、干扰目标工作状态、干扰目标信号参数信息和有源干扰模式。3.如权利要求1所述的多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，所述当前的电磁环境信息，是采用分层认知模型对当前的电磁环境进行表征后得到。4.如权利要求3所述的多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，所述的采用分层认知模型对当前的电磁环境进行表征，是采用基本属性层、物理空间层、波形形态层、信号波形层、指纹特征层、基础数据层和信息应用层分别对当前的电磁环境数据进行表征，得到每个层的表征参数信息，所有层的表征参数信息构成当前的电磁环境信息；所述基本属性层，其表征参数信息包括信号频带宽度、平均功率谱密度和最大功率谱密度；所述物理空间层，其表征参数信息包括空间谱密度、空间波束密集度和最小空间谱间隔；所述波形形态层，其表征参数信息包括水平垂直极化比和极化空间联合谱信息；所述信号波形层，其表征参数信息包括信号波形参数信息；所述指纹特征层，其表征参数信息包括调制参数信息；所述基础数据层，其表征参数信息包括码元参数信息；所述信息应用层，其表征参数信息包括干扰样式信息。5.如权利要求1所述的多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，所述多功能一体化的波形设计准则，包括：雷达功能的波形设计准则、通信功能的波形设计准则、有源干扰功能的波形设计准则。6.如权利要求5所述的多功能一体化的信号波形设计方法，其特征在于，所述根据所获取的任务目标信息和电磁环境信息，建立多功能一体化的波形设计准则，包括：
根据雷达的任务目标信息和电磁环境信息对探测环境信噪比进行评估，得到探测环境信噪比评估值；若该探测环境信噪比评估值低于预设值，则采用目标回波信噪比准则作为雷达功能的波形设计准则；获取雷达的任务目标信息中的目标电磁特性信息，若目标电磁特性为电磁散射强度随频率变化的扩展目标特性，则采用目标估计精度准则作为雷达功能的波形设计准则；获取雷达的任务目标信息中的目标电磁特性信息，若目标电磁特性为随机变化的随机目标特性，则采用目标分类准则作为雷达功能的波形设计准则；若雷达的任务目标信息中的雷达任务类型为目标探测和搜索，则采...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昭男，杨继坤，马春波，刘经东，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一五五零部队，
类型：发明
国别省市：