[发明专利]频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法

权利要求书

1.频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定频控阵MIMO雷达通信一体化系统的系统组成及目标先验知识；

S2、分别构建表征频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标方位角参数估计性能和目标距离参数估计性能的克拉美-罗下界表达式；

S3、建立频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制优化模型；

S4、求解频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制优化模型。

2.根据权利要求1所述的频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法，其特征在于，步骤S1中频控阵MIMO雷达通信一体化系统包括M个发射阵元和M个接收阵元，其中，发射阵元和接收阵元的间距均为D，发射信号波长为λ，该系统通过设置不同阵元上对发射正交信号附加的频率增量值，在对目标进行参数估计的同时完成与己方通信系统之间的信息传输；

发射阵列上第n个阵元的发射信号频率f_n为：

f_n＝f₀+(n-1)△f_n (1)；

其中，f₀为发射信号载频，△f_n为第n个阵元的频率增量，表示为：

△f_n＝a_n·△f (2)；

其中，△f为单位频率增量，a_n∈{-1,1}为二元变量，当a_n＝-1时，表示系统发射通信符号0；当a_n＝1时，表示系统发射通信符号1；

另外，根据先验知识，获取目标方位角为φ，目标与频控阵MIMO雷达通信一体化系统之间的距离为r。

3.根据权利要求1所述的频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法，其特征在于，步骤S2具体为：

频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标方位角参数估计的Fisher信息表示为：

其中，c为光速，φ为目标方位角，D为发射阵元和接收阵元的间距，λ为发射信号波长，M为发射阵元或接收阵元的个数，△f_n为第n个阵元的频率增量，SNR为频控阵MIMO雷达通信一体化系统接收机的输出信噪比，表示为：

其中，p_rad为频控阵MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射功率，β为目标相对于频控阵MIMO雷达通信一体化系统的散射系数，为频控阵MIMO雷达通信一体化系统接收机的噪声功率；

根据式(3)，对F_φ求倒数，即得到频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标方位角参数估计性能的克拉美-罗下界表达式，如下所示：

类似地，频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标距离参数估计的Fisher信息表示为：

其中，△f为单位频率增量；

根据式(6)，对F_r求倒数，即得到频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标距离参数估计性能的克拉美-罗下界表达式，如下所示：

4.根据权利要求1所述的频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法，其特征在于，步骤S3中根据一定的目标方位角参数估计克拉美-罗下界阈值χ_φ和目标距离参数估计克拉美-罗下界阈值χ_r，建立频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制优化模型，如下所示：

其中，p_rad为频控阵MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射功率，CRB_φ为频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标方位角参数估计性能的克拉美-罗下界，CRB_r为频控阵MIMO雷达通信一体化系统目标距离参数估计性能的克拉美-罗下界，为频控阵MIMO雷达通信一体化系统的最大射频辐射功率。

5.根据权利要求1所述的频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制方法，其特征在于，步骤S4中求解频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制优化模型的方法为：

令

其中，c为光速，φ为目标方位角，D为发射阵元和接收阵元的间距，λ为发射信号波长，M为发射阵元或接收阵元的个数，△f_n为第n个阵元的频率增量，SNR为频控阵MIMO雷达通信一体化系统接收机的输出信噪比，△f为单位频率增量；

通过基本数学运算，对频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射控制优化模型进行求解，即得到在满足一定的目标方位角参数估计克拉美-罗下界阈值和目标距离参数估计克拉美-罗下界阈值条件下，使得频控阵MIMO雷达通信一体化系统射频辐射功率最小的功率功率值为：

其中，表示频控阵MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射功率p_rad的最优解，为频控阵MIMO雷达通信一体化系统的最大射频辐射功率，χ_φ为目标方位角参数估计克拉美-罗下界阈值，χ_r为目标距离参数估计克拉美-罗下界阈值，β为目标相对于频控阵MIMO雷达通信一体化系统的散射系数，为频控阵MIMO雷达通信一体化系统接收机的噪声功率，min{x,y}表示求取x与y中的最小值，max{u,v}表示求取u与v中的最大值。