一种双频全极化雷达捷变波形设计方法技术

本发明专利技术公开了一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，能够提高系统抗截获性能。本发明专利技术采用双频全极化捷变波形进行抗干扰设计，频段不同则目标特性不同，可以融合处理多频段探测信息，也可提高雷达测量及跟踪精度、抗干扰性能与隐身目标探测性能；本发明专利技术采用正交设计，提高通道间隔离度；全极化波形可以提高雷达系统认知能力；本发明专利技术采用波形捷变设计，使雷达信号各个脉冲内、脉冲间的信号形式不同，增加通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双频全极化雷达捷变波形设计方法


[0001]本专利技术涉及雷达系统波形设计技术和抗干扰
，具体涉及一种双频全极化雷达捷变波形设计方法。

技术介绍

[0002]雷达电磁环境复杂多变，雷达发射系统从根源上决定了雷达系统的抗干扰能力，而雷达波形设计又是雷达发射系统设计中重要的一部分，发射波形决定了雷达的测量精度、分辨力、抗干扰性能等基本参数，一种好的雷达发射波形可以大大提升雷达的性能，而现有雷达波形设计采用单极化单频段进行捷变波形设计，抗截获性能有限。因此，目前亟需一种可以提高抗截获性能的雷达波。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，能够提高系统抗截获性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，具体步骤包括：
[0006]步骤1、预设雷达波的基本参数，雷达波包括两个不同发射频率的初始雷达波；取初始雷达波的自相关峰值和互相关峰值，建立适应度函数。
[0007]步骤2、采用粒子群算法，根据适应度函数优化初始雷达波的自相关性能和互相关性能，得到优化后的初始雷达波。
[0008]步骤3、设计两个优化后的初始雷达波的水平极化通道为正调频，垂直极化通道为负调频，得到全极化初始雷达波。
[0009]步骤4、对步骤3中得到的全极化初始雷达波进行脉内捷变、脉间捷变和频率捷变，获得双频全极化捷变波形的雷达波。
[0010]进一步的，适应度函数E的表达式为：
[0011][0012]其中，l＝1,2,..,L为码元序号，L为码元总数；λ为ASP(
·
)和CP(
·
)的比值；ASP(
·
)为自相关峰值，CP(
·
)为互相关峰值，λ是自相关峰值与互相关峰值的比重；s为码元；s
p
为第p个码元，s
q
为第q个码元，p＝1,2,..,L
‑
1；q＝p+1,..,L。
[0013]进一步的，步骤2的具体方式为：
[0014]步骤2.1、随机生成多个粒子，每个粒子包括多个微粒子；粒子为初始雷达波的码元相位，微粒子对应每个码元相位包含的相位点；
[0015]步骤2.2、计算每个粒子的适应度函数值，设定当前适应度函数值为个体最优值，所有个体最优值中的最好个体最优值设定为全局最优值；
[0016]步骤2.3、更新粒子速度和位置；
[0017]步骤2.4、根据更新后的粒子速度计算微粒子的相位保持不变的概率，根据概率迭代搜索所有微粒子；相位改变的微粒子，根据其他微粒子的适应度函数值中的最优值进行替换，相位不变的微粒子则不替换；
[0018]步骤2.5、将替换后的粒子重新计算自适应函数值，与当前的自适应函数值比较，选取更优者作为粒子的自适应函数值；
[0019]步骤2.6、根据步骤2.5中得到的自适应函数值，选取最优者作为当前的全局最优值，与前一次的全局最优值相比，选取更优者作为本次迭代的全局最优值；
[0020]步骤2.7、判断全局最优值是否大于设定阈值，是则终止迭代，得到自适应函数值最优时的初始雷达波；否则返回步骤2.3继续执行。
[0021]进一步的，步骤2.2中更新粒子速度的具体方式为：
[0022]粒子速度采用下式计算：
[0023]v
k
(i
(l,n)
)＝ω
·
v
k
‑1(i
(l,n)
)+c1·
η(p
k
(i
(l,n)
)
‑
x
k
(i
(l,n)
))+c2ξ(g
k
(i
(l,n)
)
‑
x
k
(i
(l,n)
))
[0024]其中，v
k
(i
(l,n)
)为第k代第i个粒子第(l,n)维的速度；v
k
‑1(i
(l,n)
)为第k
‑
1代第i个粒子第(l,n)维的速度；p
k
(i
(l,n)
)为迭代第k代第i个粒子保留的个体最优值对应的位置；x
k
(i
(l,n)
)为当前微粒子的值；g
k
(i)为当前全局最优值对应的粒子的位置；η和ξ为属于[0,1]间的随机数；c1和c2为粒子群算法的学习因子。
[0025]进一步的，步骤2.4中保持不变的概率为：
[0026][0027]其中，s(v
k
(i
(l,n)
))为第k代第i个粒子第(l,n)维保持不变的概率；
[0028]判断相位是否改变的公式为：
[0029][0030]其中，γ是属于[0,1]区间的随机数。
[0031]进一步的，初始雷达波为正交码。
[0032]有益效果：
[0033]1、本专利技术提出一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，包括两个不同发射频率的初始雷达波的设计。首先，取初始雷达波的自相关峰值和互相关峰值之和，建立适应度函数；采用粒子群算法，计算粒子的适应度，以优化初始雷达波的自相关性能和互相关性能；设计初始雷达波的水平极化通道为正调频，垂直极化通道为负调频，完成全极化设计；最终对初始雷达波进行脉内捷变、脉内捷变和频率捷变设计，获得双频全极化捷变雷达波，可以提高雷达系统的抗截获性能。
[0034]2、本专利技术包括两个发射频率不同的初始雷达波，其目标特性也不同，可以融合处理多频段探测信息，也可提高雷达测量及跟踪精度、抗干扰性能与隐身目标探测性能。
[0035]3、本专利技术的全极化波形可以提高雷达系统认知能力。
[0036]4、本专利技术的波形捷变设计，使雷达信号各个脉冲内、脉冲间的信号形式不同，增加通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。
[0037]5、本专利技术采用粒子群算法优化雷达波的自相关性能和互相关性能，简单、收敛快、计算复杂度低。
[0038]6、本专利技术雷达波采用正交设计，提高通道间隔离度。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的方法流程图。
[0040]图2为双频全极化捷变波形设计示意图。
[0041]图3为粒子群算法流程图。
[0042]图4为4*200正交码值图。
[0043]图5为4*200正交码正交性图。
[0044]图6为200*228正交码值图。
[0045]图7为200*228正交码正交性图。
[0046]图8(a)为正交全极化捷变波形HH，HV极化方向的隔离图。
[0047]图8(b)为正交全极化捷变波形VH，VV极化方向的隔离图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、预设雷达波的基本参数，所述雷达波包括两个不同发射频率的初始雷达波；取初始雷达波的自相关峰值和互相关峰值，建立适应度函数；步骤2、采用粒子群算法，根据适应度函数优化初始雷达波的自相关性能和互相关性能，得到优化后的初始雷达波；步骤3、设计两个优化后的初始雷达波的水平极化通道为正调频，垂直极化通道为负调频，得到全极化初始雷达波；步骤4、对步骤3中得到的全极化初始雷达波进行脉内捷变、脉间捷变和频率捷变，获得双频全极化捷变波形的雷达波。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述适应度函数E的表达式为：其中，l＝1,2,..,L为码元序号，L为码元总数；λ为ASP(
·
)和CP(
·
)的比值；ASP(
·
)为自相关峰值，CP(
·
)为互相关峰值，λ是自相关峰值与互相关峰值的比重；s为码元；s
p
为第p个码元，s
q
为第q个码元，p＝1,2,..,L
‑
1；q＝p+1,..,L。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：步骤2.1、随机生成多个粒子，每个粒子包括多个微粒子；所述粒子为初始雷达波的码元相位，微粒子对应每个码元相位包含的相位点；步骤2.2、计算每个粒子的适应度函数值，设定当前适应度函数值为个体最优值，所有个体最优值中的最好个体最优值设定为全局最优值；步骤2.3、更新粒子速度和位置；步骤2.4、根据更新后的粒子速度计算微粒子的相位保持不变的概率，根据概率迭代搜索所有微粒子；相位改变的微粒子，根据其他微粒子的适应度函数值中的最优值进行替换，相位不变的微粒子则不替换；步骤2.5、将替换后的粒子重新计算自适应函数值，与当前的自适应函数值比较，选取更优者作为粒子的自适应函数值；步骤2.6、根据步骤2.5中得到的自适应函数值，选取最优者作为当前的全局最优值，与前一次的全局最优值相比，选取更优者作为本次迭代的全局最优值；步骤2....

【专利技术属性】
技术研发人员：吕红芬，王军福，赵通，张洪纲，胡靖，崔莹莹，
申请(专利权)人：北京理工雷科电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：