[发明专利]一种独立干扰环境下的慢时间序列稳健设计方法

说明书

该发明公开了一种独立干扰环境下的慢时间序列稳健设计方法,属于雷达信号处理领域.针对未知速度的起伏点目标，本发明将其归一化多普勒f_T建模为f₀附近均匀分布的随机变量，并对其二阶统计特性进行了描述。最后基于f_T的协方差矩阵M构建稳健的设计优化问题，以最大化f_T分布区间内的SNR，进而提高该区间内的目标检测概率，相对于目标多普勒精确已知的最优设计，其有更好的多普勒稳健性。相对于未知多普勒区间[0,1]内的稳健设计方法，本发明优化范围更具有针对性，故能实现更好的优化效果，此外本发明使用的算法相对于半正定松弛类算法拥有更低的计算复杂度，提高了算法效率。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种雷达慢时间恒模序列稳健设计方法，适用于 单基地雷达在独立干扰环境下的动目标检测场景。

背景技术

在认知雷达系统中，利用目标的先验知识，设计与动目标匹配而与环境失配的慢时间域序 列，可以有效抑制环境中的干扰成分，能极大地提高雷达对动目标的检测能力，故基于先验知 识的最优慢时间序列设计得到了广泛的研究。针对独立干扰环境下的动目标检测问题，通常利 用先验的目标多普勒信息及干扰的二阶统计特性，设计雷达慢时间发射序列，以实现干扰的抑 制，并在输出端最大化输出信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)，从而提高雷达对动目标 的检测性能。

由于先验的目标及环境信息通常由雷达认知系统经过估计得到，且存在一定的不确定性， 基于不确定信息的最优序列设计无疑会恶化雷达的目标检测性能，故为适应不确定的先验信息， 稳健的发射序列设计方法研究尤为重要。文献“De Maio A,Huang Y,andPiezzo M.A Doppler robust max-min approach to radar code design[J].IEEETransactions on Signal Processing,2010,58(9):4943－4947.”中提出了一种色高斯环境下对抗未知目标多普勒的 慢时间发射序列稳健设计方法，其假设目标归一化多普勒频率f_d∈[0,1]未知，色高斯干扰的二 阶统计特性精确已知，且考虑能量约束和相似性约束，以SNR为准则建立稳健优化问题，并采 用半正定松弛(Semi-Definite Relaxation,SDR)+随机化理论方法求解。然而，该方法假设 目标多普勒完全未知，其未充分利用先验信息；另外，基于SDR+随机化理论的求解算法有较 高的算法复杂度，且其中的秩一松弛会恶化解的质量，限制所能优化的SNR。

发明内容

针对独立干扰环境下的动目标检测问题，本发明假设目标归一化多普勒在以f₀为中心的有 限区间[f₀-ε/2,f₀+ε/2,]内均匀分布，考虑恒模约束，通过优化SNR，提出了一种对抗未知目 标多普勒的慢时间恒模序列稳健设计方法。本发明的实现思路是，首先建立单基地雷达慢时间 信号模型，并推导目标函数；然后分析目标多普勒的不确定特性并构造稳健优化问题，最后求 解稳健优化问题。

本发明的技术方案是：一种独立干扰环境下的慢时间序列稳健设计方法，其包括如下步骤：

步骤1:建立系统模型；

步骤1.1:在独立干扰环境下的点目标检测环境中，设单基地雷达在一个相关处理间隔内 发射N个脉冲，且在接收端对每个脉冲在其相应脉冲重复周期内完成匹配滤波并进行峰值采 样，则接收端的观测向量为:

v＝αs⊙p+n

其中：v表示接收端的观测向量，s为慢时间发射序列，α是瑞利起伏目标的幅度复参数， 且有表示信号功率；是频率导向矢量，f_T是其相 应的目标归一化多普勒频率；n是协方差矩阵为R_n＝E[nn^H]的独立干扰；E[·]表示求期望， “⊙”表示Hadamard积；