[发明专利]一种可变分段LFM波形生成及优化方法

说明书

本发明公开了一种可变分段LFM波形生成及优化方法，其中，生成方法包括：获取M个发射波形；其中，每个所述发射波形包括N个波形子脉冲；对每个所述波形子脉冲进行分段，得到每个所述波形子脉冲分段的子时宽；根据每个所述波形子脉冲分段的子时宽得到矩形窗函数和每个所述波形子脉冲分段的调频斜率；根据所述矩形窗函数和所述波形子脉冲分段的调频斜率建立可变分段LFM波形的信号模型，以得到M组不同子时宽向量组成的正交波形。本发明提供的可变分段LFM波形同时采用调频时宽分集和分段数分集，且子时宽长度和分段数都可变，具更大的设计自由度和灵活性，且调制简单，易于生成，更加适用于MIMO雷达系统的多发射体制。

技术领域

本发明属于雷达波形设计技术领域，具体涉及一种可变分段LFM波形生成及优化方法。

背景技术

近年来，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达在阵列信号处理领域引起了广泛的兴趣和关注。MIMO雷达采用了波形分集技术，在发射波形上有更多的自由度。MIMO雷达一般发射相互正交的波形，在空间中不相干叠加。由于自相关性能好、互相关为零的理想正交波形不存在，因而，设计一种可用于MIMO雷达系统的自相关性能好、互相关尽量小的正交波形非常重要。

目前，现有技术提出了几种正交波形及其优化方法，其一是正交相位编码信号，通过优化编码序列来达到波形之间的正交，上下线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号和正倒S非线性调频(Non-linear Frequency Modulation,NLFM)信号正交性良好。其二是通过频率分集的方法设计正交波形，如离散频率编码波形(Discrete FrequencyCoding Waveform,DFCW)，用LFM信号替换恒定频率信号作为子脉冲得到DFCW-LFM信号；同时并将连续子脉冲变成不连续子脉冲得到MDFCW-LFM信号，降低波形的自相关旁瓣和互相关以优化波形。其三是采用分段线性调频(PLFM)信号，该波形使用三个极性不同的LFM信号，第一段和第三段的极性与第二段的极性相反，每个子脉冲的第二段的持续时间和第一段和第三段的子时宽不同，第一段和第三段的子时宽相同，并且通过优化第二段持续时间序列来减少互相关达到优化波形的目的。

然而，方法一的缺点是只有两组正交波形，只适用于两发体制的MIMO 雷达；方法二提供的频率分集方法对带宽的利用率低，且调制方法复杂，不易生成；方法三提供的PLFM信号在设计上自由度和灵活性不够，不能很好的适用MIMO雷达系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可变分段 LFM波形生成及优化方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种可变分段LFM波形生成方法，包括：

获取M个发射波形；其中，每个所述发射波形包括N个波形子脉冲；

对每个所述波形子脉冲进行分段，得到每个所述波形子脉冲分段的子时宽；

根据每个所述波形子脉冲分段的子时宽得到矩形窗函数和每个所述波形子脉冲分段的调频斜率；

根据所述矩形窗函数和所述波形子脉冲分段的调频斜率建立可变分段 LFM波形的信号模型，以得到M组不同子时宽向量组成的正交波形。

在本发明的一个实施例中，所述波形子脉冲分段的子时宽表示为：

其中，T_mni表示第m个发射波形第n个子脉冲的第i个分段的子时宽， m＝1,2,…,M，M表示发射波形个数，n＝1,2,…,N，N表示波形子脉冲数， i＝1,2,…,I，I表示最大子时宽分段数，T表示子脉冲宽度，P表示脉宽离散编码个数，c_mni表示第m个发射波形第n个子脉冲的第i个分段子时宽的编码向量，且满足：