本发明专利技术公开了一种基于随机空时编码的集中式MIMO雷达旁瓣压缩方法，主要解决现有方法不能进一步压低MIMO雷达波形旁瓣的问题。其过程是：（1）给定一组低旁瓣的MIMO雷达波形；（2）随机产生一个满足恒模调制的MIMO雷达随机空时编码矩阵；（3）用MIMO雷达随机空时编码矩阵对MIMO雷达波形调制后发射调制波形；（4）MIMO雷达接收回波并进行匹配处理；（5）MIMO雷达积累多次匹配处理后的回波进行相参积累。本发明专利技术具有易于实现以及能够大幅压低雷达回波旁瓣的优点；可用于压缩MIMO雷达回波的旁瓣。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达
，具体的说是一种基于随机空时编码的旁瓣压缩方法，用于压缩MIMO雷达回波的芳瓣。
技术介绍
集中式多输入多输出MMO雷达的发射天线在不同方向发射不同的雷达波形，为了使雷达接收天线在接收时能够区分不同的发射波形，要求雷达波形的旁瓣要低，即雷达波形要有低的距离旁瓣和互相关旁瓣。同时，为了防止大功率目标淹没附近距离单元的小功率目标以及大功率目标的距离旁瓣触发虚警，也要求MIMO雷达波形的距离旁瓣要尽可能的低。目前，主要通过设计合适的MMO雷达波形来降低MMO雷达波形的距离旁瓣和互相关旁瓣。至今，已经提出了很多的MMO雷达波形设计算法，来降低波形的距离旁瓣和互相关旁瓣。虽然经过数年的研究MMO雷达的波形设计方法已经取得了巨大的进步，但是所能获得的最小距离旁瓣峰值水平似乎已经达到了极限。并且在某些情况下，得到的波形的距离旁瓣和互相关旁瓣可能依然很高。因此，研究新的方法来进一步降低距离旁瓣和互相关芳辦是很有意义的。最近提出的新方法是空时编码方法以及它的改进方法。空时编码方法是一个非常有前景的方法；给定一组由MIMO雷达波形设计算法到得的波形，空时编码方法在波形发射前使用空时编码矩阵对波形进行调制，从而进一步降低波形的距离旁瓣和互相关旁瓣。研究发现，如果空时编码方法的调制矩阵和解调矩阵满足互相关相消条件，相参积累后波形间的互相关旁瓣就可以完全消除。空时编码方法能够完全消除波形间的互相关旁瓣，对于普通MMO雷达的波形设计算法来说是一个不可能达到的任务。但是，实际上，由大功率目标引起的虚警概率与波形间的互相关旁瓣没有直接关系。这是因为集中式MMO雷达在不同发射方向发射不同的波形，接收到的信号被分解为多个空间通道来处理不同方向的回波，所以不同方向回波的互相关旁瓣不仅取决于波形的距离旁瓣和互相关旁瓣，还取决于所用的发射天线以及回波的方向。因此，空时编码方法中满足互相关相消条件的调制矩阵和解调矩阵虽然能够完全消除波形间的互相关旁瓣，但是不一定能够得到目标回波的低距离旁瓣和低互相关旁瓣。同时，互相关相消条件要求空时编码矩阵的各列之间相互正交，由于在空时编码矩阵中相互正交的最大向量数目不会超过矩阵的维数。因此，互相关相消条件对相参积累时的脉冲重复周期个数有一个隐含的限制，即相参积累时的脉冲重复周期个数不能超过发射天线的个数，限制了相参积累的效果。另外，空时编码方法要求空时编码矩阵为对角矩阵，但是存在其它的矩阵也可以作为空时编码矩阵，限制了空时编码矩阵的选择范围。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对上述已有方法的缺点，提出了一种基于随机空时编码的旁瓣压缩方法，以大幅降低MIMO雷达回波的旁瓣，扩大空时编码矩阵的选择范围。实现本专利技术的技术思路是使用随机空时编码矩阵对MIMO雷达波形调制后发射，通过接收回波对回波匹配滤波和相参积累。具体实现步骤包括如下I)给定一组低旁瓣的MMO雷达波形S ；2) MIMO雷达在第i次发射时，随机产生一个满足恒模调制的MMO雷达随机空时编码矩阵Ei 2a)随机产生M个在(T2 上均匀分布的实数记为列向量r，得到列向量 =exP(j*r)根据得到一个MMO雷达随机相位对角矩阵，记为diag((j>,_)，其中,M为发射天线的个数，diag( )表示以输入为对角元素的对角矩阵； 2b)随机产生一个MMO雷达随机置换矩阵Pi ；2c )根据步骤2a)和步骤2b )得到的MMO雷达随机相位对角矩阵diag(cp;)和MMO雷达随机置换矩阵Pi，得到一个MMO雷达随机空时编码矩阵Ei = P1 .diag((j>,)或E, = diag((p,).P,；3)用MMO雷达随机空时编码矩阵Ei对MMO雷达波形S进行调制，并发射调制后的波形S' =EiS;4)MIM0雷达接收第i次发射信号的回波，基于步骤3)中调制后的波形S'对回波进行匹配处理；5)MM0雷达积累最近的N次匹配处理后的回波并进行相参积累，最终从整体上降低信号的旁瓣电平，其中，N为进行相参积累的脉冲重复周期个数。本专利技术与现有技术相比具有以下优点a)本专利技术由于只需随机产生一个MIMO雷达随机空时编码矩阵对雷达波形调制后再发射，因此易于实现；b)本专利技术由于使用MMO雷达随机相位对角矩阵与MMO雷达随机置换矩阵相乘，得到MIMO雷达随机空时编码矩阵，因此大幅降低了雷达回波的旁瓣。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是原始MMO雷达波形的距离旁瓣和互相关旁瓣图；图3是本专利技术中四个不同方向回波的距离旁瓣和互相关旁瓣图；图4是本专利技术中接收端波束形成后的距离旁瓣和互相关旁瓣图；图5是本专利技术中随机空时编码矩阵调制后的多普勒维旁瓣图；图6是本专利技术中随机空时编码矩阵调制后的距离旁瓣图；图7是本专利技术中随机空时编码矩阵调制后的距离角度旁瓣图。具体实施例方式参照图1，本专利技术的实现步骤如下步骤I，给定一组低旁瓣的MMO雷达波形。本专利技术没有提供MMO雷达波形的设计算法，需要由现有的MMO雷达波形设计算法提供一组已经设计好的MMO雷达波形。根据现有的MMO雷达波形设计算法使用MATLAB软件设计一组低旁瓣的MIMO雷达波形记为S，要求这组MIMO雷达波形S中雷达波形的个数等于MIMO雷达发射天线的个数Μ，每个雷达波形的码元个数根据实际要求确定。MIMO雷达将这组MIMO雷达波形S存储在雷达发射机中。步骤2，随机产生一个满足恒模调制的MIMO雷达随机空时编码矩阵。2a)使用MATLAB软件或其他编程软件随机产生M个在(Γ2 Ji上均匀分布的实数记为列向量r，根据列向量r得到一个M维的列向量φ, = exp(j^r)，根据％得到一个MIMO雷达随机相位对角矩阵，记为diag^)，其中，M为发射天线的个数，diag( ·)表示以输入为对角元素的对角矩阵；2b)使用MATLAB软件或其他编程软件产生一个MMO雷达随机置换矩阵Pi,其中，置换矩阵的每一行和每一列只有一个元素为I其余元素为O ;2c )根据步骤2a)和步骤2b )得到的MMO雷达随机相位对角矩阵diag(<p,.)和MIMO雷达随机置换矩阵Pi,得到一个MIMO雷达随机空时编码矩阵％ =PiMiag((I)i)或Ei = diag((p,)*P; 步骤3，用MIMO雷达随机空时编码矩阵对MIMO雷达波形调制后发射调制波形。MIMO雷达在每次发射信号时，根据步骤2)中产生的MIMO雷达随机空时编码矩阵Ei对步骤I)中的MIMO雷达波形S进行调制，得到调制后的波形= EiS, MIMO雷达的所有发射天线发射调制后的波形S'。步骤4，MIMO雷达接收回波并进行匹配处理。MIMO雷达接收回波X，根据步骤3)中调制后的波形，MIMO雷达对回波X进行匹配处理，得到匹配处理后的回波xm。匹配处理包括三个步骤接收天线波束形成、脉冲压缩和发射天线方向综合。MIMO雷达现有多种匹配处理算法，本专利技术对MMO雷达匹配处理算法的选择没有限制，可以根据实际情况进行选取。步骤5，MIMO雷达对匹配处理后的回波进行相参积累。5a) MIMO雷达依次存储最近的N次匹配处理后的回波Xm，其中N为进行相参积累的脉冲重复周期个数；5b) MIMO雷达对存储的N次匹配处理后的回波Xm进行相参积累，现有多种相参积累本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于随机空时编码的集中式MIMO雷达旁瓣压缩方法，包括如下步骤：1）给定一组低旁瓣的MIMO雷达波形S；2）MIMO雷达在第i次发射时，随机产生一个满足恒模调制的MIMO雷达随机空时编码矩阵Ei：2a）随机产生M个在0~2π上均匀分布的实数记为列向量r，得到列向量根据得到一个MIMO雷达随机相位对角矩阵，记为其中，M为发射天线的个数，diag(·)表示以输入为对角元素的对角矩阵；2b）随机产生一个MIMO雷达随机置换矩阵Pi；2c）根据步骤2a）和步骤2b）得到的MIMO雷达随机相位对角矩阵和MIMO雷达随机置换矩阵Pi，得到一个MIMO雷达随机空时编码矩阵或3）用MIMO雷达随机空时编码矩阵Ei对MIMO雷达波形S进行调制，并发射调制后的波形S′＝EiS；4）MIMO雷达接收第i次发射信号的回波，基于步骤3）中调制后的波形S′对回波进行匹配处理；5）MIMO雷达积累最近的N次匹配处理后的回波并进行相参积累，最终从整体上降低信号的旁瓣电平，其中，N为进行相参积累的脉冲重复周期个数。FDA00002474274400011.jpg,FDA00002474274400012.jpg,FDA00002474274400013.jpg,FDA00002474274400014.jpg,FDA00002474274400015.jpg,FDA00002474274400016.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，周生华，臧会凯，戴奉周，纠博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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