[发明专利]一种相位编码信号生成方法及系统

权利要求书

1.一种相位编码信号生成方法，其特征在于，所述方法生成的相位编码信号应用于主动声呐发射信号，包括以下步骤：

基于给定的序列长度和环境参数，通过一组基矩阵构建周期性自相关旁瓣值优化模型，构建优化模型的步骤包括：

根据给定的序列长度N，生成随机初始信号序列x⁽⁰⁾；根据环境参数预先设定权重初始化迭代次数p＝0，获得当前迭代次数下信号序列x^(p)对应的周期自相关函数r^(p)和自相关旁瓣值；

构建一组循环矩阵V_k作为基矩阵，k＝-N+1,...,0,...,N-1，并用所述基矩阵表示自相关旁瓣值来构建优化模型；

其中，周期情况下的加权自相关旁瓣值为：

WISL＝w·(r^(p))²

上式中的w表示预先设定的权重，根据已知的先验信息将待优化的序列点权重设置为1，其余序列点权重设为0，所述先验信息具体指待测目标到声呐的大致距离，根据所述待测目标到声呐的大致距离能够确定待优化序列点区间，并给位于这些区间里的序列点预先设定权重w；

根据先验信息可以获得目标大致位于声呐径向距离[l₁,l₂]范围内，令作为基准点，则所述待优化序列点区间重新表示为对一个长度为N，载频f₀，编码宽度T_s/f₀的相位编码序列，其中T_s为正整数，当设权重为1时，其序列区间为[1,εN]，0＜ε＜1，那么其对应的目标附近干扰抑制区间理论上有如下表示：

上式中c为水下声速，那么权重设置需要求出确定的ε使其满足才能使目标落在干扰抑制区间内，确定ε的值，此时的[1,εN]即为设置的权重区间；

其中，构建一组循环矩阵V_k作为基矩阵的步骤包括：

构建的基矩阵满足如下条件：当k＞0时，第k条和第k-N条对角线上元素为1，其余位置元素全为0；当k＜0时，当k＝0时，V_k为零矩阵；

优化模型为：

subject to X＝x^(p)(x^(p))^H

|x_n|＝1，n＝1,...,N

通过目标矩阵的替代矩阵更新优化模型以对优化变量进行降阶，并获得序列变量与优化变量之间的映射关系，步骤包括：

定义第一目标矩阵为：

获得第一目标矩阵R的替代矩阵M₁并用替代矩阵M₁一步优化模型；

求解第一目标矩阵R的最大特征值：

定义替代矩阵M₁：

M₁＝λ_max(R)I

用替代矩阵M₁更新优化模型后获得一步优化模型：

定义第二目标矩阵为：

获得第二目标矩阵C的替代矩阵M₂并用替代矩阵M₂更新一步优化模型：

求解第二目标矩阵C的最大特征值：矩阵C的特征值构成的向量可以表示为l＝F^Hc，F为定义的傅里叶变换矩阵，c＝C^T(1,:)表示由第二目标矩阵C的第一行元素构成的列向量，第二目标矩阵C的最大特征值为：

λ_c＝λ_max(C)＝max(l)

定义替代矩阵M₂：

M₂＝λ_cI

用替代矩阵M₂更新一步优化模型后获得二步优化模型：

以优化模型中的优化变量为变量y对二步优化模型简化后获得：

其中y(x^(p))＝(λ_max(R)N+λ_c)x^(p)-Cx^(p)；

进一步简化后得到序列变量与优化变量的映射关系：

x＝e^{j arg(y)}

其中j表示虚数单位，arg(y)表示对变量y求复数相位角的运算操作；

根据所述映射关系对所述优化模型进行迭代以实现对序列变量的优化，在自相关旁瓣值达到阈值时停止迭代，并输出优化序列作为相位编码信号序列。