[发明专利]一种基于雷达与通信系统共存的多目标雷达波形设计方法

说明书

本发明提供一种基于雷达与通信系统共存的多目标雷达波形设计方法，该方法在雷达与通信系统工作于同一频段的情况下，以最大化雷达系统多目标检测总信干噪比为优化目标，在满足雷达总发射能量限制的前提下，对雷达相对各目标的发射波形进行自适应优化设计。该发明的优点是既保证了通信系统的通信质量，而且提升了雷达系统的多目标检测性能。产生该优点的原因是本发明采用了雷达最优波形设计方法，在综合考虑杂波PSD和通信信号PSD的情况下，建立基于雷达与通信系统共存的多目标雷达最优波形设计模型，通过优化雷达相对各目标的发射信号ESD，以最大化雷达系统多目标检测总SINR。

技术领域：

本发明属于雷达波形设计的技术领域，具体提出一种基于雷达与通信系统共存的多目标雷达波形设计方法。

背景技术：

雷达的发射波形与其所运载的信息有非常大的关联。从实践上说，发射波形的合理设计不仅直接影响雷达系统分辨性能、测量精度、抗干扰性能、目标参数估计等性能，而且影响信号处理算法的复杂度；另外，还要兼顾硬件产生该波形的难易程度。因此，能否合理设计雷达的发射波形在雷达系统设计中尤为重要。另外，随着战场电磁环境的日趋复杂，密集频谱条件下的雷达波形设计便成为了一个重要而极具挑战性的任务。传统的解决雷达与无线通信系统射频(Radio Frequency，RF)频谱拥塞的方法是使两者的工作频段分离，以避免对彼此形成干扰。然而，面对无线RF装备数量的急剧增加和工作带宽的日益扩展，传统方法已经越来越难以满足雷达系统的实际需求。在这样的背景下，频谱共享环境中的雷达与无线通信系统采用波形优化设计等技术工作于同一频段，而且可以有效地避免对彼此的工作性能造成影响。

雷达发射波形的优化设计以雷达所要完成的功能、目标所处的环境和对目标的要求为依据，其目的是能够准确地在复杂环境中提取目标信息。事实上，自适应雷达波形设计不仅受系统条件的约束，同时需要在波形设计准则下进行。系统的约束条件是由现代信号处理技术和硬件条件限制的，如能量限制、带宽限制、时宽限制和恒模限制等；而波形设计准则与雷达的任务、工作环境等诸多因素密切相关，对于目标检测，通常以信干噪比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio，SINR)、检测概率、检测时间、信号与杂波的相关性等为设计准则；对于目标跟踪，多是以跟踪误差、回波与目标间的互信息为设计准则；对于目标识别，通常是以目标类别间的距离测度、目标与回波间的互信息、目标冲激响应的估计误差为设计准则。

传统方法虽然提出了雷达波形优化设计的思想，在满足雷达系统能量约束的条件下，提高了系统的目标检测性能，但这些方法均针对单目标场景，且未考虑雷达与通信系统频谱共享的情况。另外，已有的雷达波形设计方法均假设雷达与通信系统在频谱上相互分离、互不影响，然而，在实际应用中，随着雷达与无线通信系统数量的急剧增加和工作带宽的扩展，雷达与通信系统常常在频谱上共存，双方会对彼此的性能产生影响。

发明内容：

本发明所要解决的主要技术问题是：在考虑实际环境中雷达系统与通信系统工作于同一频段的情况下，在满足雷达系统总发射能量限制的基础上，通过雷达波形优化设计，最大化多目标检测总SINR，从而提升雷达系统的多目标检测性能。

本发明从实际应用出发，提出了一种基于雷达与通信系统共存的多目标雷达波形设计方法，在满足雷达系统总发射能量限制的基础上，通过雷达波形优化设计，最大化多目标检测总SINR，从而提升雷达系统的多目标检测性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于雷达与通信系统共存的多目标雷达波形设计方法，包括如下步骤：

(1)获取各目标相对雷达的频率响应能量双程传播损耗L_r,i、频率f点对应的环境杂波功率谱密度(Power Spectral Density，PSD)S_cc,i(f)以及通信信号PSDS_com(f)；