[发明专利]基于接收波束形成的集中式MIMO雷达波形设计方法

权利要求书

1.一种基于接收波束形成的集中式MIMO雷达波形设计方法，包括如下步骤：

1）根据实际的集中式MIMO雷达系统，确定集中式MIMO雷达的发射天线个数N_t和接收天线个数N_r，MIMO雷达波形的个数等于集中式MIMO雷达的发射天线个数N_t，根据实际需要，确定MIMO雷达波形的码元长度N_s；

2）根据集中式MIMO雷达实际的探测需要，确定N_θ个探测角度θ_m，m＝1,2,…,N_θ，以及N′_θ个抑制角度θ′_n，n＝1,2,…,N′_θ，进而得到N_θ个归一化的探测角频率f_m＝0.5sin(θ_m)和N′_θ个归一化的抑制角频率f′_n＝0.5sin(θ′_n)，其中，m＝1,2,…,N_θ，n＝1,2,…,N′_θ；

3）根据N_θ个探测角度θ_m，确定期望发射方向图B_p，该发射方向图B_p是一个N_b维的向量；

4）构建MIMO雷达波形优化的目标函数和约束条件：

4a）给定一个MIMO雷达波形矩阵S，根据发射天线个数N_t、接收天线个数N_r、N_θ个探测角频率、N′_θ个抑制角频率、MIMO雷达波形的个数N_t、码元长度N_s和期望发射方向图B_p，得到集中式MIMO雷达接收回波距离旁瓣和角度旁瓣的最大值D和MIMO雷达波形矩阵S的发射方向图与期望发射方向图的最大差值C：

D=max|arH(fm)ar(fn′)Nr·atH(fm)SJkSHat(fn′)atH(fm)SSHat(fm)|,]]>

C=max|diag(AHSSHANs)-γ·Bp|,]]>

其中，|·|表示对输入向量的每个元素取模值，(·)^H表示共轭转置；f_m为探测角频率，m＝1,2,…,N_θ；f′_n为抑制角频率，n＝1,2,…,N′_θ；a_r(f_m)表示角频率为f_m时的接收波束形成导向向量；a_t(f_m)表示角频率为f_m时的发射波束形成导向向量；MIMO雷达波形矩阵S为N_t行N_s列的矩阵；J_k为滑动矩阵，其下标k的取值范围与探测角频率f_m和抑制角频率f′_n有关，如果探测角频率f_m＝f′_n，则k＝1,2,…,N_s-1，如果探测角频率f_m≠f′_n，则k＝0,±1,±2,…,±(N_s-1)；diag(·)表示输入矩阵的对角线元素，A是一个N_t行N_b列的矩阵，γ是一个权系数变量；

4b）根据步骤4a）得到的旁瓣最大值D和发射方向图最大差值C，构建MIMO雷达波形优化的目标函数和约束条件：

minγ,Pmax[D,α·C]s.t.S=exp(jP)0≤Px,y≤2π,x=1,2,···,Nt,y=1,2,···,Ns,]]>

其中，s.t.表示约束条件，exp(·)表示指数，j为虚数单位，α是一个权系数，P为MIMO雷达波形矩阵S的相位矩阵，P_x,y表示相位矩阵P的第x行第y列对应的元素；

5）根据步骤4）中构建的目标函数和约束条件，使用优化算法编程求解，得到最终的MIMO雷达波形矩阵