[发明专利]基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法

说明书

本发明公开了一种基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法，包括：建立MIMO雷达模型；其中，所述MIMO雷达模型包括若干个发射子阵；获取每个所述子阵的LFM信号波形；对每个所述子阵的LFM信号波形进行处理，得到脉冲综合结果；根据所述脉冲综合结果的旁瓣幅度构建代价函数；利用所述代价函数对每个所述子阵的LFM信号波形进行优化，得到最终的子阵LFM信号波形。本发明由于子阵结构的特殊性，不需要对发射能量覆盖图进行单独的约束，使得波形容易产生，且发射能量覆盖图匹配度较好；此外，本发明通过优化信号带宽和初始相位使得期望方向内每个角度的脉冲综合结果都具有较低的旁瓣，且主瓣不会展宽。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法。

背景技术

近年来，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)雷达作为一种新型雷达在阵列信号处理领域引起了广泛的兴趣和关注。MIMO雷达分为分布式和集中式，其中，集中式的收发天线距离较近，每一个阵元可以发射不同的波形，有波形分集的优点。相比相控阵雷达具有更高的自由度，可以获得更高的角度分辨率，更好的参数辨别能力、抗截获能力。MIMO雷达的发射自由度集中体现在MIMO雷达发射波形中。因此研究具有更高自由度的波形，对提升系统性能，增加系统灵活性，提高系统适应能力具有重要意义。

MIMO雷达能够根据具体的工作模式调整发射波形，以合理分配发射能量，具有更大的灵活性。根据工作模式的不同，发射波形可以分为正交波形、部分相关波形等，其中，部分相关波形介于正交波形和传统相控阵雷达之间，发射能量只覆盖需要观测的区域，与正交波形相比，提高了雷达的能量利用率和回波信号的信噪比，利于对目标的检测和参数估计。LFM(Linear Frequency Modulation，线性调频)信号相较于相位编码信号，设计自由度较低，具有良好的多普勒容忍性，且在实际应用中也较容易产生，因而被广泛用作雷达发射波形信号。

目前，现有技术提出了两种产生LFM波形的方法：其一是通过优化相等的频率间隔和具有固定差值的初始相位，实现了单波束发射能量覆盖图的设计。该方法能够直接得到发射波形，且得到的部分相关LFM波形具有较好的发射能量覆盖图匹配性能，脉冲综合结果具有较低的旁瓣，但是其主瓣展宽较大，会严重影响雷达系统的距离分辨率。其二是通过调整各信号频率间隔和初始相位，使波形发射能量覆盖图与期望发射能量覆盖图的误差在设定的范围内的条件下，尽可能降低脉冲综合的旁瓣。该方法设计的部分相关LFM波形具有较好的发射能量覆盖图匹配性能，脉冲综合结果的主瓣没有展宽，但是其无法保证在期望的方向内每个角度的脉冲综合结果都具有较低的旁瓣，会影响雷达系统的检测性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法，包括：

建立MIMO雷达模型；其中，所述MIMO雷达模型包括若干个发射子阵；

获取每个所述子阵的LFM信号波形；

根据每个所述子阵的LFM信号波形得到脉冲综合结果；

根据所述脉冲综合结果的旁瓣幅度构建代价函数；

利用所述代价函数对每个所述子阵LFM信号波形进行优化，得到最终的子阵LFM信号波形。

在本发明的一个实施例中，所述子阵的LFM信号波形的表达式为：