[发明专利]基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法

说明书

本发明公开了一种基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法，主要解决现有技术存在的抗干扰波形生成方法只能适用与统计多输入多输出MIMO雷达以及雷达信号先于干扰信号发射时抗干扰波形生成方法失效的问题。本发明的具体步骤为：1、确定参数；2、构建目标函数；3、获得雷达为领导者leader时的抗干扰波形；4、获得雷达为跟随者follower时的抗干扰波形；5、发射雷达信号。本发明扩大了抗干扰波形生成方法在不同类型雷达中的应用范围，克服了现有抗干扰技术中只能针对干扰信号先于雷达信号发射的不足。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及雷达抗干扰技术领域中的一种基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法。本发明以斯塔克尔伯格博弈为框架，在雷达为领导者leader和跟随者follower时分别生成不同的抗干扰波形，使雷达在雷达信号先于干扰信号发射和干扰信号先于雷达信号发射两种情况下达到抗干扰的目的。

背景技术

在电子战中，雷达需要尽可能采取措施避免或者减少受到的干扰，保证己方的检测、跟踪以及其它性能；同时，干扰机也需要采取措施干扰雷达，以达到降低敌方雷达性能的目的。传统的抗干扰手段单一，一般在雷达系统中采用固定的抗干扰手段，但是随着电子战的发展，新型的智能干扰机会依据雷达的策略选择相应的干扰策略来实现最优的干扰性能，导致传统的抗干扰方式性能大大降低。新型的干扰机使得雷达系统和干扰之间的关系更加复杂——干扰机会依据雷达的策略做出决策，同时雷达也可以根据干扰机的策略采取相应的策略。博弈论是一种研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法，所以可以用博弈论为框架来刻画雷达和干扰之间的关系。

另一方面，雷达发射波形的选择会直接或很大程度上影响雷达系统的性能参数，这些参数包括目标回波信噪比、距离分辨率、速度分辨率、最大不模糊距离、最大不模糊速度等，所以说雷达发射波形设计对于雷达的性能是至关重要的。在雷达面临干扰威胁时，从发射波形上抗干扰也是一种非常有效的方式。

Xiufeng Song等人在其发表的论文“The MIMO radar and jammer gamers”([J].《IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING》,2012 60(2):687-699)中提出了一种基于博弈论的雷达信号和干扰信号设计方法。该方法的基本步骤是：首先基于统计多输入多输出MIMO雷达，将雷达和干扰之间的关系建立为两人零和博弈模型；然后建立目标脉冲响应和雷达回波信号的互信息表达式；最后推导在单边博弈、斯塔克尔伯格博弈和对称信息博弈下雷达和干扰的策略，从而得到统计多输入多输出MIMO雷达抗干扰波形。该方法存在的不足之处是，该方法在利用斯塔克尔伯格博弈生成抗干扰波形时需要指定雷达类型为统计多输入多输出MIMO雷达，所以如果该方法用于其他类型的雷达，例如相控阵雷达、机械扫描雷达等，该方法就会失效。

电子科技大学拥有的专利技术“一种基于波形设计的主被动雷达协同抗干扰方法”(申请号：201410468299.3授权公告号：CN 104267379B)中公开了一种基于波形设计的主被动雷达协同抗干扰方法。该方法的步骤是：首先，采用主被动雷达协同工作模式，利用被动雷达实时侦测的回波信息，对干扰进行检测和识别，并估计干扰的相关参数；然后，主动雷达利用被动雷达提供的干扰信息，设计最优的发射波形；最后对回波信息进行处理。该方法存在的不足之处在于，该方法需要被动雷达先接收干扰信号，然后主动雷达生成抗干扰波形，所以该方法是针对干扰信号先于雷达信号发射的情况。如果雷达信号先于干扰信号发射，被动雷达无法接收到干扰信号，主动雷达无法生成抗干扰波形，那么该方法就会失效。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法。

实现本发明目的的具体思路是，在斯塔克尔伯格博弈框架下，将目标脉冲响应信号和雷达接收信号之间的互信息作为目标函数，利用优化算法分别获得雷达为领导者leader和跟随者follower两种情况下的雷达抗干扰波形，并在雷达信号先存在和干扰信号先存在两种情况下分别发射对应的抗干扰波形。