[发明专利]一种设计MIMO雷达波形和发射天线阵列的方法

权利要求书

1.一种设计MIMO雷达波形和发射天线阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定集中式MIMO雷达的发射天线阵列的天线个数N_t和接收天线个数N_r；并且确定发射天线阵列的天线孔径D＝χ×(N_t-1)，χ为设定的发射阵列天线的稀疏度，×表示乘积；

步骤2，设定集中式MIMO雷达波形的个数等于集中式MIMO雷达发射天线个数N_t；确定集中式MIMO波形的码元长度N_s＝round(B×T_p)，round(·)表示取整数，B表示集中式MIMO雷达波形的带宽，T_p表示集中式MIMO雷达波形的时间宽度，×表示乘积；

步骤3，确定集中式MIMO雷达的归一化探测角频率和归一化抑制角频率；

步骤4，将归一化角频率区间[-0.5,0.5]均匀地离散化，得到归一化离散角频率根据归一化探测角频率f_m和归一化离散角频率确定集中式MIMO雷达的期望发射方向图B_p；

步骤5，构建集中式MIMO雷达波形的距离旁瓣和角度旁瓣；求取距离旁瓣和角度旁瓣的峰值旁瓣电平PSL的表达式；利用发射天线个数N_s和归一化离散角频率构建集中式MIMO雷达波形矩阵S的发射方向图；根据集中式MIMO雷达波形矩阵S的发射方向图、期望发射方向图B_p、距离旁瓣和角度旁瓣的峰值旁瓣电平PSL构建集中式MIMO雷达波形和发射天线阵列的目标函数；根据发射天线阵列的天线孔径D和雷达波形矩阵S的相位矩阵P的范围构建目标函数的约束条件；

步骤6，在约束条件下，求解集中式MIMO雷达波形和发射天线阵列的目标函数得到优化后的集中式MIMO雷达波形和发射天线阵列的阵元间距向量

2.根据权利要求1所述的一种设计MIMO雷达波形和发射天线阵列的方法，其特征在于，步骤3具体包括：

对于集中式MIMO雷达系统，对于角度值θ，定义角度值θ的归一化角频率为f＝0.5×sin(θ)，×表示乘积；

设定集中式MIMO雷达需要探测的空间角域个数为N_θ，第m个探测角域为θ_m，m＝1,2,…,N_θ，则归一化的探测角频率f_m＝0.5×sin(θ_m)，m＝1,2,…,N_θ；

设定需要进行距离旁瓣和角度旁瓣抑制的方向个数为N_θ′，第n个方向记为θ_n′，n＝1,2,…,N_θ′，则归一化的抑制角频率为f_n′＝0.5×sin(θ_n′)，n＝1,2,…,N_θ′，其中N_θ′个方向中包含N_θ个探测角域。

3.根据权利要求1所述的一种设计MIMO雷达波形和发射天线阵列的方法，其特征在于，步骤4包括以下子步骤：

4a)将归一化角频率区间[-0.5,0.5]均匀地离散化，得到N_b个归一化离散角频率l＝1,2,…,N_b；N_b为期望发射方向图B_p的维数；

4b)设定归一化探测角频率f_m的发射波束宽度为F_m，F_m≥2ΔF，ΔF表示集中式MIMO雷达的归一化角度分辨率；m＝1,2,…,N_θ

4c)如果不等式成立，则集中式MIMO雷达的期望发射方向图B_p中的第l个元素的取值为1，否则，第l个元素的取值为0；f_m表示归一化探测角频率m＝1,2,…,N_θ，_l表示归一化离散角频率，l＝1,2,…,N_b。