[发明专利]一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，公开了一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法，包括：建立MIMO雷达的几何模型，分别在二维均匀平面阵列的方位角范围及俯仰角范围内均匀抽取多个方位角和俯仰角，对于其中的任一方位角和任一俯仰角，计算得到对应的发射导向矢量；对于每一个发射波束，分别构造对应的方位角范围及俯仰角范围，并分别利用所构造方位角范围和俯仰角范围计算X轴上的协方差矩阵和Y轴上的协方差矩阵，再利用X轴上的协方差矩阵和Y轴上的协方差矩阵得到该发射波束对应的协方差矩阵；利用全部协方差矩阵及全部发射导向矢量计算得到MIMO雷达的方向图函数。本发明能够实现对平面阵MIMO雷达的波形设计，且运算量较小。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达是目前正处在快速发展的新体制雷达，其在定位精度、对低速运动目标检测、空间分辨率以及对付隐形目标和低截获概率等方面具有传统雷达不可比拟的优势，已成为当前雷达技术领域的研究热点。由于MIMO雷达的每个发射天线可以独立发射不同的波形，因此相比与传统的相控阵雷达，MIMO雷达的发射信号设计更为灵活，系统的可利用自由度有所增加，大大改善了对目标参数的估计能力，提高了雷达可分辨的目标数目。

目前，已有的MIMO雷达波形设计方法主要基于迭代算法来计算发射信号的协方差矩阵，并以此来设计满足一定限制条件的一维MIMO雷达波形。现有的这种MIMO雷达波形设计方法不仅运算量大，且无法直接推广到平面阵MIMO雷达波形设计。

发明内容

为此，本发明提供一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法，能够实现对平面阵MIMO雷达的波形设计，且运算量较小。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供一种一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立MIMO雷达在笛卡尔坐标系XOYZ中的几何模型；其中，在MIMO雷达的几何模型中，MIMO雷达的发射阵列为二维均匀平面阵列，并位于笛卡尔坐标系XOYZ的XOY平面内，其中X轴包含M_x个阵元，阵元间距为d_x，Y轴包含M_y个阵元，阵元间距为d_y；二维均匀平面阵列的方位角范围为[Ω_min，Ω_max]，0°≤Ω_min＜Ω_max≤180°，俯仰角范围为[Γ_min，Γ_max]，且Γ_min＝-Γ_max，Γ_max∈[0，90°]；二维均匀平面阵列形成L个发射波束；

步骤2，按照固定间隔在二维均匀平面阵列的方位角范围[Ω_min，Ω_max]内均匀抽取K个方位角{θ₁，θ₂，…θ_K}，以及按照固定间隔在二维均匀平面阵列的俯仰角范围[Γ_min，Γ_max]内均匀抽取I个俯仰角K和I为正整数；

遍历K个方位角和I个俯仰角，对于K个方位角中的任一方位角θ_k和I个俯仰角中的任一俯仰角计算处的发射导向矢量得到K×I个发射导向矢量；其中，k和i为整数，1≤k≤K，1≤i≤I；

令l＝1；