基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法及装置制造方法及图纸

为了进一步考虑模糊函数设计的自由度，提升距离多普勒维度的抗干扰性能，本发明专利技术提出一种基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法及装置，在雷达模糊函数赋形的背景下，首先以最大化输出信干噪比作为优化准则建立目标函数

【技术实现步骤摘要】
基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法及装置


[0001]本专利技术主要涉及到雷达发射波形与接收滤波器联合设计
，尤其是一种基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法及装置
。

技术介绍

[0002]雷达模糊函数是一种依赖于回波时延与多普勒调制的二维函数，抗干扰性能评估方面取得了广泛的应用
。
现有的模糊函数赋形方法大多是在匹配滤波的准则下，通过最小化干扰区域功率或最大化输出信干噪比（
signal
‑
to
‑
interference
‑
plus
‑
noise ratio, SINR
）实现发射波形与接收滤波器的联合设计
。
当雷达接收端使用任意序列作为非匹配滤波器时，可以获得对应于发射波形与接收滤波器的互模糊函数（
cross ambiguity function, CAF
）
。
但是现有的模糊函数赋形方法，雷达模糊函数赋形优化自由度不高，抗干扰性能受限
。

技术实现思路

[0003]针对雷达抗干扰背景下，雷达模糊函数赋形优化自由度不高，抗干扰性能受限的问题，为了进一步考虑模糊函数设计的自由度，提升距离多普勒维度的抗干扰性能，本专利技术提出一种基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法及装置
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，包括：以最大化输出信干噪比为优化准则，同时考虑对发射波形施加低峰均功率比约束，建立雷达发射波形与接收滤波器的互模糊函数赋形的联合优化模型，为：；其中，令表示雷达发射波形，其中表示雷达发射波形的个采样点，和分别表示距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵，表示多普勒导向矢量；对于给定的距离多普勒单元，表示距离多普勒单元处的响应值，表示接收端的非匹配滤波器，表示共轭转置操作，表示哈德玛乘积；所述发射波形满足有限低峰均功率比约束，同时为了最大化输出信干噪比，有：；其中表示满足有限低峰均功率比约束的发射波形，为设定值；求解所述联合优化模型，得到最优发射波形以及最优发射波形对应的最优滤波
器
。
[0005]进一步地，的取值范围为1～
1.5。
[0006]进一步地，所述联合优化模型的求解过程包括：固定所述联合优化模型中的发射波形，将所述联合优化模型的联合优化问题转化为关于接收滤波器的最小方差无失真响应问题，进而获得最优接收滤波器的闭式解；将最优滤波器的闭式解带入联合优化模型，得到关于发射波形的单变量优化问题；求解所述关于发射波形的单变量优化问题得到最优发射波形；将所述最优发射波形代入最优滤波器闭式解，得到最优滤波器
。
[0007]另一方面，本专利技术提供一种基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形装置，包括：第一模块，用于以最大化输出信干噪比为优化准则，同时考虑对发射波形施加低峰均功率比约束，建立雷达发射波形与接收滤波器的互模糊函数赋形的联合优化模型，其中所述联合优化模型为：；其中，令表示雷达发射波形，其中表示雷达发射波形的个采样点，和分别表示距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵，表示多普勒导向矢量；对于给定的距离多普勒单元，表示距离多普勒单元处的响应值，表示接收端的非匹配滤波器，表示共轭转置操作，表示哈德玛乘积；所述发射波形满足有限低峰均功率比约束，同时为了最大化输出信干噪比，有：；其中表示满足有限低峰均功率比约束的发射波形，为设定值；第二模块，用于求解所述联合优化模型，得到最优发射波形以及最优发射波形对应的最优滤波器
。
[0008]进一步地，所述第二模块包括：第三模块，用于固定所述联合优化模型中的发射波形，将所述联合优化模型的联合优化问题转化为关于接收滤波器的最小方差无失真响应问题，进而获得最优接收滤波器的闭式解；第四模块，用于将最优滤波器的闭式解带入联合优化模型，得到关于发射波形的单变量优化问题；第五模块，用于求解所述关于发射波形的单变量优化问题得到最优发射波形；第六模块，用于将所述最优发射波形代入最优滤波器闭式解，得到最优滤波器
。
[0009]另一方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算
机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：以最大化输出信干噪比为优化准则，同时考虑对发射波形施加低峰均功率比约束，建立雷达发射波形与接收滤波器的互模糊函数赋形的联合优化模型，为：；其中，令表示雷达发射波形，其中表示雷达发射波形的个采样点和分别表示距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵，表示多普勒导向矢量；对于给定的距离多普勒单元，表示距离多普勒单元处的响应值，表示接收端的非匹配滤波器，表示共轭转置操作，表示哈德玛乘积；所述发射波形满足有限低峰均功率比约束，同时为了最大化输出信干噪比，有：；其中表示满足有限低峰均功率比约束的发射波形，为设定值；求解所述联合优化模型，得到最优发射波形以及最优发射波形对应的最优滤波器
。
[0010]另一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：以最大化输出信干噪比为优化准则，同时考虑对发射波形施加低峰均功率比约束，建立雷达发射波形与接收滤波器的互模糊函数赋形的联合优化模型，其中所述联合优化模型为：；其中，令表示雷达发射波形，其中表示雷达发射波形的个采样点，和分别表示距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵，表示多普勒导向矢量；对于给定的距离多普勒单元，表示距离多普勒单元处的响应值，表示接收端的非匹配滤波器，表示共轭转置操作，表示哈德玛乘积；所述发射波形满足有限低峰均功率比约束，同时为了最大化输出信干噪比，有：；
其中表示满足有限低峰均功率比约束的发射波形，为设定值；求解所述联合优化模型，得到最优发射波形以及最优发射波形对应的最优滤波器
。
[0011]本专利技术在雷达模糊函数赋形的背景下，首先以最大化输出信干噪比作为优化准则建立目标函数
。
随后，为了保证雷达非线性放大器工作在最大效率状态，避免输出波形的非线性失真，本专利技术进一步对所设计的发射波形施加低峰均功率比（
peak
‑
to
‑
average ratio, PAR
）约束条件，进而建立面向模糊函数赋形的非凸联合优化问题
。
最后，提出一种基于极大极小化（
Majorization
‑
Minimization, MM
）框架的模型迭代求解方法，实现了发射波形与接收滤波器的迭代求解
。
通过发射波形与接收滤波器的迭代更新，实现了更优的抗干扰性能
。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的技术效果如下：第一，优化自由度高，抗干扰性能好
。
传统模糊函数赋形方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，其特征在于，包括：以最大化输出信干噪比为优化准则，同时考虑对发射波形施加低峰均功率比约束，建立雷达发射波形与接收滤波器的互模糊函数赋形的联合优化模型，为：；其中，令表示雷达发射波形，其中表示雷达发射波形的个采样点，和分别表示距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵，表示多普勒导向矢量；对于给定的距离多普勒单元，表示距离多普勒单元处的响应值，表示接收端的非匹配滤波器，表示共轭转置操作，表示哈德玛乘积；所述发射波形满足有限低峰均功率比约束，同时为了最大化输出信干噪比，有：；其中表示满足有限低峰均功率比约束的发射波形，为设定值；求解所述联合优化模型，得到最优发射波形以及最优发射波形对应的最优滤波器，包括以下步骤：固定所述联合优化模型中的发射波形，将所述联合优化模型的联合优化问题转化为关于接收滤波器的最小方差无失真响应问题，进而获得最优接收滤波器的闭式解；将最优滤波器的闭式解带入联合优化模型，得到关于发射波形的单变量优化问题；求解所述关于发射波形的单变量优化问题得到最优发射波形；将所述最优发射波形代入最优滤波器闭式解，得到最优滤波器
。2.
根据权利要求1所述的基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，其特征在于，的取值范围为1～
1.5。3.
根据权利要求1所述的基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，其特征在于，固定所述联合优化模型中的发射波形，将所述联合优化模型的联合优化问题转化为关于接收滤波器的最小方差无失真响应问题，表示为：；最优接收滤波器的闭式解为：；其中表示目标多普勒频率对应的多普勒导向矩阵，表示向量的对角阵，为维单位矩阵，为目标多普勒频率，发射波形相关矩阵，表示取期望，表示噪声功率，令表示不同不相关干扰散射点的回波，表示为
；表示干扰散射点个数，表示第个散射点的回波复幅度，和表示第个散射点的距离位置和多普勒频率，表示与距离位置相关的移位矩阵
。4.
根据权利要求3所述的基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，其特征在于，关于发射波形的单变量优化问题，表示为：
。5.
根据权利要求4所述的基于收发联合设计的雷达互模糊函数赋形方法，其特征在于，还包括对所述关于发射波形的单变量优...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新禹，邱祥风，姜卫东，霍凯，张双辉，杨威，张文鹏，刘永祥，杨晨，
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：