[发明专利]基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法

说明书

本发明公开了一种基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法，其主要思路为：确定MIMO雷达及MIMO雷达的期望发射方向图，所述MIMO雷达包含N'个发射阵元，且每个阵元发射线性调频信号；所述MIMO雷达的期望发射方向图包含I个发射波束，并计算MIMO雷达的期望发射方向图的计算式；分别确定MIMO雷达发射线性调频LFM信号的个数N、MIMO雷达的总带宽B和MIMO雷达的发射脉冲时宽T'，分别计算N个线性调频LFM信号的初始频率间隔矢量△f₀和N个线性调频LFM信号的初始相位矢量进而计算MIMO雷达发射的N个最终线性调频LFM信号S；根据S，依次计算MIMO雷达发射的N个最终线性调频LFM信号的协方差相关矩阵和MIMO雷达发射的N个最终线性调频LFM信号的发射方向图。

技术领域

本发明属于MIMO雷达技术领域，特别涉及一种基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法，即基于线性调频(Linear Frequency Modulation，LFM)信号的多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射方向图设计方法，适用于MIMO雷达发射能量图的设计，以及对MIMO雷达发射能量进行合理分配。

背景技术

MIMO雷达的概念是近几年提出的一种新体制雷达，目前已成为国内外雷达界的一个研究热点。在MIMO雷达定义中，多输入是指同时发射多种雷达信号波形，多输出是指同时多个天线接收以获得多通道空间采样信号。在MIMO雷达中，每个发射阵元的发射信号能够进行独立控制，使得MIMO雷达具有波形分集的优势。根据MIMO雷达发射波形间的相关性，MIMO雷达发射波形分为正交波形和部分相关波形两类；正交发射波形中各发射波形相互正交，能够保证MIMO雷达对整个空间进行均匀的能量照射；而对于部分相关波形，其中每个波形具有相关性，并通过调整每个发射波形间的相关性，能够使MIMO雷达发射能量集中在特定的空间区域，从而改善系统能量利用率，提高MIMO雷达能量分配的灵活性。Peter Stoica和Li Jian等人在文献“Waveform synthesis for diversity-based transmitbeampattern design,IEEE Transactions on Signal Processing,2008,56,(6),pp.2593-2598.”中给出了一种基于多相码的MIMO雷达发射方向图设计方法，该方法通过调整各发射阵元发射信号的相位来获得满足期望发射能量特性的多项码信号，但是使用该方法设计的波形对多普勒频率很敏感，并且当目标回波多普勒频率较大时，该多项码信号对目标增益下降，严重影响目标检测。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法，该种基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法能够改善发射波形对目标多普勒频率的敏感性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于LFM信号的MIMO雷达发射方向图设计方法，包括以下步骤：

步骤1，分别确定MIMO雷达及MIMO雷达的期望发射方向图，所述MIMO雷达包含N'个发射阵元，且每个阵元发射线性调频信号；所述MIMO雷达的期望发射方向图包含I个发射波束，并分别将第i个发射波束的中心指向记为ψ_i，将第i个发射波束的波束宽度记为Π_i，i∈{1,2,…,I}，进而得到MIMO雷达的期望发射方向图的计算式P_d(θ)；其中，θ表示MIMO雷达的空域角度；N'和I分别为自然数；