[发明专利]自相关、正交和多普勒容限约束下的雷达波形设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达波形设计领域，尤其涉及一种自相关、正交和多普勒容限约束下的雷达波形设计方法。

背景技术

在电磁波传播过程中，空间某一固定点上电场矢量的空间取向随时间变化的方式称为极化。目标相当于一个变极化器，它的极化信息可以表征其散射特性的全部信息，因此极化信息的利用能够提高雷达的目标检测、跟踪和识别性能。采用极化技术还有利于地/海杂波抑制。极化信息利用的前提是雷达具备极化测量能力。瞬时全极化测量要求水平极化和垂直极化发射波形具有良好的自相关和互相关（正交）性能。自相关性能不理想将导致脉冲压缩后距离旁瓣高，不利于检测小目标；正交性能不理想将导致接收通道隔离度降低，产生交叉干扰。

正交波形的形式有很多，包括频率正交、相位编码正交等。荷兰Delft理工大学研制的PARSAX雷达采用收发分置的调频连续波体制，具有瞬时全极化测量能力。水平极化（H）发射通道采用正调频斜率的LFM波形，垂直极化（V）发射通道采用负调频斜率的LFM波形。由于正调频斜率LFM信号和负调频斜率LFM信号只是准正交，去斜处理产生了交叉通道干扰，体现为线性调频信号项。时宽带宽积越大，交叉通道干扰越严重。2004年新奥尔良大学的Hai Deng以信号自相关旁瓣能量和互相关能量作为代价函数，采用模拟退火算法对频率编码序列进行优化组合。空军雷达学院的王敦勇等人在Hai Deng工作的基础上对波形的代价函数进行了改进，加入了自相关旁瓣峰值和互相关峰值，并将遗传算法作为寻优算法进行波形序列寻优。

但采用调相波形时面临多普勒敏感问题，对于高速目标，回波存在的多普勒频移使脉压输出的信噪比急剧降低。因此在设计目标函数时还有必要增加多普勒容限约束条件。

理想的发射波形是各自的匹配滤波输出要具有足够低的旁瓣（自相关特性），波形之间还要两两正交以适合瞬时全极化测量要求（互相关特性），同时各波形应尽可能有足够大的多普勒容限（用作脉冲压缩的匹配滤波器对频移不能太敏感），但之前还没有一种波形设计方法同时考虑了自相关性、互相关性和多普勒容限三方面约束。

发明内容

本发明提供了一种综合考虑波形的自相关性、互相关性以及多普勒容限性能的波形设计方法，该方法通过调节代价函数中上述3个元素的权重并使用Greedy随机搜索优化算法，设计出满足需求的各种调相波形。

本发明的兼顾波形自相关性、互相关性以及多普勒容限性能的波形设计方法包括：1）首先设计一种代价函数，设正交信号码组中共有L个信号序列，每个信号序列码长N，编码相位取值个数为M，每个信号序列中的每个码片为子码，则第l个信号序列可通过公式（1）表示出来；

{s_l(n)=exp[jφ_l(n)]，n=1，2，---，N}，l=1，2，---，L       (1)

编码相位取值范围为

φl(n)∈{0,2πM,2·2πM,---,(M-1)·2πM}---(2)]]>

整个正交信号码组的相位矩阵可表示为