[发明专利]一种频谱共享环境下基于LPI的组网雷达稳健OFDM波形设计方法

说明书

本发明公开了一种频谱共享环境下基于LPI的组网雷达稳健OFDM波形设计方法，包括根据先验知识，获取通信系统发射信号及各子载波处目标频率响应的不确定性集合，并用上、下界已知的不确定性集合表征各子载波处目标相对各雷达和通信系统的频率响应区间；建立频谱共享环境下组网雷达稳健OFDM波形设计的数学模型；确定拉格朗日乘子的最优解；将各拉格朗日乘子的最优解带入KKT必要条件，获取各雷达的稳健OFDM发射波形；最终确定组网雷达系统的总发射功率。本发明不仅考虑了通信系统发射信号对组网雷达目标跟踪性能的影响，而且考虑了目标频率响应的不确定性，保证了频谱共享环境下组网雷达射频隐身性能的最优下界。

技术领域

本发明涉及雷达波形设计方法，具体涉及一种频谱共享环境下基于LPI的组网雷达稳健OFDM波形设计方法。

背景技术

近些年来，伴随着移动通信设备数量和异质性的激增，频谱资源日趋紧张，这对雷达等传统高频带宽设备的正常工作构成了严峻挑战。常规雷达具有固定的工作频率、高功率和易于对其他用户造成干扰等特点，所以常规雷达很难在频谱共享环境下与通信系统共存。传统的解决方法是将雷达和通信系统在频段上用保护频带隔开。由于传统解决方案的低频谱利用率和高带宽，服务和连接设备激增，频谱资源需求加剧，这使得传统方案不再可行。所以雷达-通信系统频谱共享系统被视为在频谱资源需求不断加剧情况下的解决方案，它允许雷达和蜂窝通信系统工作在相同的频段且不会对彼此造成太多的干扰，即满足各自的工作性能要求。

在现代的信息化战争中，多雷达系统的一体化即组网雷达是现代信息化战争必然要求，这也是信息高速发展时代雷达系统发展的必然趋势。随着战场电磁环境的日趋复杂，频谱共享环境下的雷达发射波形设计便成为了一个重要而极具挑战性的任务，要求既满足雷达系统的对敌探测性能和自身低截获(Low Probability of Intercept，LPI)性能，且不会对工作在同一频段的通信系统造成太多干扰。

目前，已有的研究成果从频谱共享环境下基于射频隐身的雷达波形设计的角度出发，提出了雷达-通信联合系统以及雷达-通信频谱共享的概念，并在满足通信系统工作性能要求的条件下，优化雷达波形设计，从而提高雷达系统的射频隐身性能。然而，现有的研究工作都只研究了单基地相控阵雷达与多个通信基站频谱共享下的雷达波形设计，而并未涉及到组网雷达的情况，具有一定的局限性。

发明内容

发明目的：为解决现有技术不足，本发明提出了频谱共享环境下基于LPI的组网雷达稳健OFDM波形设计方法，在目标真实频率响应不确定的情况下，降低了组网雷达系统的发射总功率，保证了其射频隐身性能的最优下界。

技术方案：一种频谱共享环境下基于LPI的组网雷达稳健OFDM波形设计方法，包括以下步骤：

(1)根据先验知识，获取通信系统发射信号及各子载波处目标频率响应的不确定性集合，并用上、下界已知的不确定性集合表征各子载波目标相对各雷达和通信系统的频率响应区间；

(2)建立频谱共享环境下组网雷达稳健OFDM波形设计的数学模型；

(3)确定拉格朗日乘子λ₁，λ₂与λ₃的最优解λ₁^*，λ₂^*与λ₃^*；

(4)将各拉格朗日乘子的最优解带入KKT必要条件，获取各雷达的稳健OFDM发射波形；

(5)最终确定组网雷达系统的总发射功率。