[发明专利]基于贝叶斯框架的多输入多输出雷达发射波形设计方法

说明书

本发明公开了一种基于贝叶斯框架的多输入多输出雷达发射波形设计方法，主要解决现有技术在相关杂波环境下目标检测不精确的问题。其实现方案是：1)将目标在相关杂波环境中的可能存在的情况表示为二元假设检验问题；2)根据二元假设检验建立基于贝叶斯框架的似然比检验；3)对似然比检验进行迭代求解，直到解出似然比检验的最大值，该最大值对应的发射信号，即为设计的发射信号波形。本发明提高了对杂波的抑制能力，减少了计算复杂度，可用于在相关杂波环境下的目标检测和跟踪。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及多输入多输出雷达发射波形设计方法，可用于相关杂波环境的目标检测和跟踪。

背景技术

近年来，多输入多输出雷达受到研究学者以及工程人员越来越多的关注。不同于传统相控阵雷达发射天线只能发射相干信号，多输入多输出雷达发射天线可以发射任意信号，能显著提高雷达的目标检测、跟踪和识别能力。随着对多输入多输出雷达研究的深入，很多体制的波形被设计出来，但是一些传统的方法存在一定的问题，如：正交频分线性调频波形存在空域合成信号自适应旁瓣高的问题；正交多相编码波形的正交性能受码长的限制，并且对多普勒频移敏感。

P Stoica和J Li在其发表的论文Waveform synthesis for diversity-basedtransmit beampattern antennas design(IEEE Trans on Signal Processing,2008,56(6):2693-2598)中提出了一种循环算法设计波形，使发射波形幅度始终保持很小的波动，并满足低峰平功率比的条件，但是该方法需要复杂的迭代过程和多次迭代次数。

Naghibi,T和F.Behnia在其发表的论文MIMO Radar Waveform Design in thePresence of Clutter(IEEE Transactions on AerospaceElectronic Systems 47.2(2011):770-781)中提出了一种最小化输出最小均方误差估计方法，可以在非相关杂波环境中精确地检测目标，但是该方法不适用于相关杂波环境。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于贝叶斯框架的多输入多输出雷达发射波形设计方法，以提高在相关杂波环境下雷达对目标的检测能力，并减小计算复杂度。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)将目标在相关杂波环境中的可能存在的情况表示为二元假设检验，即：

其中，H₀表示回波信号中只有杂波信号的情况，H₁表示回波信号中有目标信号和杂波信号的情况，x表示雷达接收到的回波信号，x_t表示目标回波信号，x_c表示杂波回波信号；

(2)根据二元假设检验建立基于贝叶斯框架的似然比检验：

(2a)计算杂波协方差矩阵R；

(2b)将逆Wishart分布作为杂波协方差矩阵R的先验分布，构造基于贝叶斯框架的概率密度函数f(R)：

其中，ν表示自由度，L表示发射脉冲的采样个数，N_R表示接收天线的个数，|·|^v表示求行列式的ν次方操作，表示求行列式的ν+N_RL次方操作，etr(·)表示求·的迹为底的指数操作，R^-1表示协方差矩阵R的逆，表示伽马函数，σ表示对角加载系数，I表示单位矩阵，Σ表示浓度矩阵；

(2c)根据(2b)中的概率密度函数建立基于贝叶斯框架的似然比检验：