[发明专利]集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法

说明书

技术领域

本发明属于通信雷达技术领域，具体涉及一种集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法。

背景技术

MIMO雷达是由多个发射天线独立发射不同的波形，在接收端采用多个天线接收实现探测的雷达系统。对于集中式MIMO雷达，其发射的是正交波形，能够在空域中形成宽波束，实现一次对更大空域进行搜索，有更灵活的信号处理手段，如通过抑制强杂波来检测弱目标，更加强大的抗干扰能力，有效增加天线的虚拟孔径以及低速目标检测的能力等。同时，集中式MIMO雷达还能有效降低侦察设备处的功率密度，使之接收到的波形更加复杂，难于被截获和识别。因此，集中式MIMO雷达具有较好的射频隐身性能。同时，由于集中式MIMO雷达可通过不同的子阵划分来灵活调节发射波束的宽度，甚至可实现全向辐射，因此，对于多个目标，特别是相互相对靠近的目标，集中式MIMO雷达可实现在一次照射过程中形成较宽的发射波束以覆盖多个目标，再在接收端形成同时多波形分别对准各目标，实现对多个不同目标的同时跟踪。

目前，对MIMO雷达射频隐身性能的研究主要有：漆杨等(漆杨.MIMO雷达射频隐身性能研究[D].成都:电子科技大学,2012)将截获因子应用于分析MIMO雷达的LPI性能，并分析了正交LFM信号抗Wigner-Hough变换识别以及相位编码信号抗谱相关识别的性能；蔡茂鑫等(蔡茂鑫.大型面阵MIMO雷达射频隐身性能研究[D].成都:电子科技大学,2013)分析了MIMO雷达正交波形抗循环谱识别的性能；廖雯雯等(廖雯雯,程婷,何子述.MIMO雷达射频隐身性能优化的目标跟踪算法[J].2014,航空学报,35(4))给出了一种主瓣截获情况下的基于自适应目标跟踪的MIMO雷达射频隐身算法。

然而，上述研究中并没有涉及MIMO雷达射频隐身时的多目标跟踪波束指向方法。MIMO雷达可发射单个宽发射波束来同时跟踪多个目标，而这一问题的关键是确定接收该组目标回波信号对应的波束指向。不当的波束指向方法将导致时间和能量资源的浪费，并减少雷达处理的总目标数量，更容易被对方截获。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法，通过在跟踪过程中采用本发明波束指向方法得到的可控参数值可以在保持雷达对多目标的跟踪性能的同时提高雷达的射频隐身性能。本发明在满足雷达目标回波信噪比达到给定值的前提下，最小化截获接收机接收到的雷达信号的平均信噪比，并通过遗传算法得到最优的雷达参数配置。

本发明的技术方案如下：

一种集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、假设集中式MIMO雷达保持对N个目标的跟踪，这些目标由同一个波束的单个脉冲同时观测，雷达通过单个脉冲得到第n个(n＝1，2，3…，N)目标的信噪比为：

其中，P_t为雷达峰值发射功率，σ_n为第n个目标的雷达截面积(RCS)，为归一化的第n个目标方向发射天线的增益因子，其中，u_n为目标方向、u_s为波束指向，K为子阵数，C_n′如式(2)所示：

其中，τ为信号脉冲宽度，λ为跟踪脉冲载波的波长，M为接收阵列的阵元数，R_n为第n个目标与雷达的距离，k₀为玻耳兹曼常数，T_s为雷达系统的噪声温度，L为环境和接收机的总损耗(L＞1)；

步骤2、计算截获接收机接收到的雷达信号的信噪比：

其中，为归一化雷达发射天线在截获接收机方向的增益因子，u_i为截获接收机相对雷达天线的方向，C_i′如式(4)所示：

其中，G_i为截获接收机接收天线的增益，R_i为雷达与截获接收机的距离，B_i为截获接收机的有效带宽，L_i为截获接收机系统的总损耗，T_i为截获接收机的噪声温度；

步骤3、构建优化模型的目标函数，目标函数为最小化截获接收机接收到的雷达信号的信噪比的平均值；假设截获接收机空域位置不确定性的下限和上限分别为u_l和u_u，截获接收机接收到的雷达信号的平均信噪比为：