基于多维联合编码的制造技术

本发明专利技术公开一种基于多维联合编码的

【技术实现步骤摘要】
基于多维联合编码的MIMO雷达波形设计方法


[0001]本专利技术属于雷达
，更进一步涉及雷达领域中的一种基于多维联合编码的多输入多输出
(Multiple Input Multiple Output,MIMO)
雷达波形设计方法
。
本专利技术可以应用于设计
MIMO
雷达系统的发射波形，在保证优良的分辨性能的同时设计具有低截获性能的
MIMO
雷达发射波形
。

技术介绍

[0002]随着雷达对抗技术的发展，使得雷达的抗截获抗干扰能力减弱
。
为确保雷达更好地发挥作用和有效生存，在波形设计方面最有效的解决方法就是设计一种具有良好的抗截获性能的波形
。MIMO
雷达具有极高的波形设计自由度，可以将发射能量集中在空域任意的区域，在参数辨别
、
抗截获方面的性能也比传统相控阵雷达更强
。
相位编码信号设计自由度较高，易于实现捷变，因此在抗截获波形设计方面应用更广泛
。
[0003]胡亮兵在其发表的论文“MIMO
雷达波形设计”(
西安电子科技大学，
2010
年博士论文
)
中提出了一种基于相位编码的
MIMO
雷达波形设计方法
。
该方法的实现步骤是，通过空域理想能量覆盖范围的波形协方差矩阵做约束条件，由阵列的波形矩阵计算得到脉冲综合结果，利用求得的脉冲综合结果的旁瓣峰值做代价函数，来构建优化模型
。
使用序列二次规划算法来做优化，以相位编码信号中各码元的相位作为待优化的参数，该算法同时为待优化的参数设定优化范围，通过优化待优化的参数得到最终的发射波形
。
该方法存在的不足之处在于，由于优化自由度影响着算法的优化效果，该方法的待优化参数只有一个，导致自由度低，从而使脉冲综合结果的旁瓣峰值较高，在对回波信号进行处理时影响着对目标的分辨性能，同样由于波形待优化参数少而导致最终设计的发射波形的形式过于简单，在工程技术的实际应用时易被截获接收机所截获
。
[0004]国防科技大学在其所申请的专利文献“一种多维联合编码雷达波形设计与处理方法”(
专利申请号
CN 202210959947.X
，申请公布号
CN 115308706 A)
中公开了一种多维联合编码的雷达波形设计方法
。
该波形设计方法的实现步骤是，通过幅度
、
频率和相位联合调制发射波形，可以看成对脉内频率捷变
‑
相位编码波形进行幅度编码调制，通过调制后的波形矩阵计算得到脉冲综合结果，通过优化脉冲综合结果的旁瓣峰值得到最终的雷达波形
。
该方法虽然增加了波形设计自由度而提高了波形的复杂度
。
但是，该方法仍然存在的不足之处在于，对发射波形进行了幅度编码调制，导致设计的波形不恒模，不恒模的波形在能量利用率方面差于恒模波形，在发射该方法设计的不恒模波形时，发射能量浪费严重
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种多维联合编码的
MIMO
雷达波形的设计方法
。
用于解决波形设计自由度低导致分辨性能差
、
波形形式简单易被截获以及波形不恒模浪费能量的问题
。
[0006]实现本专利技术目的的具体思路是：本专利技术以子脉冲时宽为间隔对每个阵元发射的波
形进行划分，对划分后的每个子脉冲同时进行多维联合编码调制，其中包括子脉冲的时宽
、
相位以及频率的调制，增加了设计自由度和波形形式复杂度，以此解决了波形分辨性能差和易被截获的问题
。
设计过程中不对波形幅度进行任何调制，以此解决了波形不恒模浪费能量的问题
。
将回波信号的脉冲综合结果作为代价函数，发射能量覆盖范围作约束条件，根据代价函数和约束条件对波形进行优化，得到最终的
MIMO
雷达波形，
[0007]本专利技术的具体步骤包括如下：
[0008]步骤
1.
构建多维联合编码的
MIMO
雷达波形初始模型：
[0009]以子脉冲时宽为间隔对每个阵元发射的波形进行划分，对划分后的每个子脉冲同时进行时宽
、
相位和频率的联合编码调制，得到捷变的
MIMO
雷达波形；
[0010]步骤
2.
利用生成雷达阵列的每个目标采样角度的回波信号，计算每个目标采样角度的每个采样点的脉冲综合结果；
[0011]步骤
3.
根据脉冲综合结果的旁瓣值构建波形优化算法的代价函数；
[0012]步骤
4.
设置波形优化算法的约束条件；
[0013]步骤
5.
利用代价函数和约束条件优化
MIMO
雷达波形
。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0015]第一，本专利技术对所有阵元发射波形的子脉冲同时进行相位
、
频率和时宽的联合编码调制，增多了优化时待优化参数的数目，克服了现有技术中优化自由度低和波形形式过于简单的不足，使得本专利技术设计的
MIMO
雷达波形在发射时不易被截获接收机所截获，在对回波信号进行处理时，降低了脉冲综合结果旁瓣，提高了雷达系统的抗截获性能和分辨性能
。
[0016]第二，本专利技术在整个
MIMO
雷达波形设计过程中，未对波形幅度进行任何调制，克服了现有技术中设计的波形因幅度调制而不恒模的不足，使得本专利技术设计的
MIMO
雷达波形模值恒定，在被雷达系统发射时，提高了雷达系统的能量利用率
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的流程图；
[0018]图2为本专利技术的仿真结果图
。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步的描述
。
[0020]参照图1，对本专利技术实施例实现的具体步骤做进一步的描述
。
[0021]步骤
1.
构建多维联合编码的
MIMO
雷达波形初始模型
。
[0022]以子脉冲时宽为间隔对每个阵元发射的波形进行划分，对划分后的每个子脉冲同时进行相位
、
频率以及时宽的联合编码调制，得到捷变的
MIMO
雷达波形
。
[0023]上述子脉冲时宽由下式得到：
[0024][0025]其中，
τ
′
(l)
表示第
l
个子脉冲的时宽，
τ
(l)
表示从第
l
个子脉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多维联合编码的
MIMO
雷达波形设计方法，其特征在于，以子脉冲时宽为间隔对每个阵元发射的波形进行划分，对划分后的每个子脉冲同时进行时宽
、
相位和频率的联合编码调制，根据调制后波形的脉冲综合结果优化
MIMO
雷达波形；该波形设计方法的步骤包括如下：步骤
1.
构建多维联合编码的
MIMO
雷达波形初始模型：以子脉冲时宽为间隔对每个阵元发射的波形进行划分，对划分后的每个子脉冲同时进行时宽
、
相位和频率的联合编码调制，得到捷变的
MIMO
雷达波形；步骤
2.
利用生成雷达阵列的每个目标采样角度的回波信号，计算每个目标采样角度的每个采样点的脉冲综合结果；步骤
3.
根据脉冲综合结果的旁瓣值构建波形优化算法的代价函数；步骤
4.
设置波形优化算法的约束条件；步骤
5.
利用代价函数和约束条件优化
MIMO
雷达波形
。2.
根据权利要求1所述的基于多维联合编码的
MIMO
雷达波形设计方法，其特征在于，步骤1中所述的子脉冲时宽由下式得到：其中，
τ
′
(l)
表示第
l
个子脉冲的时宽，
τ
(l)
表示从第
l
个子脉冲中选取的随机数，
l
＝
1,2,
…
,L
，
L
表示子脉冲的总数，
T
e
表示发射信号的脉冲宽度
。3.
根据权利要求2所述的基于多维联合编码的
MIMO
雷达波形设计方法，其特征在于，步骤1中所述的相位
、
频率以及时宽的调制是由下式完成的：其中，
s
m
表示调制后的
MIMO
雷达波形中第
m
个阵元的捷变波形，
m
＝
1,2,3,
…
,M
，
M
表示雷达阵列阵元的总数，
rect[]
表示一个矩形窗，
t
表示在
[0,T
e
]
范围内的采样时间，
τ
m
(l)
表示第
m
个阵元的捷变波形中第
l
个子脉冲的调制时宽，
exp[
·
]
表示以自然常数
e
为底的指数操作，
j
表示虚数单位符号，
φ
m
(l)
表示第
m
个阵元的捷变波形中第
l
个子脉冲的调制相位，
φ
m
(l)
的取值范围为
[0,2
π
)
，
f
m
(l)
表示第
m
个阵元发射波形中第
l
个子脉冲的调制频率，
f
m
(l)
的取值范围为
[0,f
max
]
，
f
max
的值等于捷变波形的所有子脉冲中最窄的子脉冲时宽的倒数
。4.
根据权利要求3所述的基于多维联合编码的
MIMO
雷达波形设计方法，其特征在于，步骤2中所述生成雷达阵列的每个目标采样角度的回波信号如下：
S
r
＝
a(
θ
p
)
T
S
其中，
S
r
表示在目标采样角度
θ
p
处的回波信号，
p
＝
1,2,
…
,P
，
P
表示在发射能量覆盖范围内目标采样角的总数，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永波，葛邦聪，牛奔，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：