[发明专利]一种基于相对熵的制导雷达射频隐身波形设计方法

说明书

本发明公开一种基于相对熵的制导雷达射频隐身波形设计方法。首先，基于常见的线性调频信号和相位编码信号设计了一种脉内频率调制、脉间相位调制的雷达波形；然后，利用背景高斯白噪声与观测信号的相对熵，来构建制导雷达波形的射频隐身性能表征参量；最后，针对所设计的雷达波形，综合考虑其模糊性能和射频隐身性能，设计了一种最优波形选择方法，并从其探测以及射频隐身性能进行详细的仿真对比分析，验证了所设计算法具有较优的射频隐身波形选择能力和较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及复杂调制的宽带雷达波形设计，特别是涉及一种基于相对熵的制导雷达射频隐身波形设计方法。

背景技术

制导雷达发射波形的设计不仅影响雷达的信号处理方式，还直接影响雷达的作用距离、分辨力和测量精度等潜在性能。雷达波形一方面需要具有较好的检测性能，以满足雷达对目标探测与跟踪的基本需求；此外，雷达波形还需要具备良好的低截获性能。

目前，雷达波形设计的研究主要集中两种思路，一种是Sussman S M提出的“波形组合”法，通过数学和通信的方法组合各种复杂波形进行调制结合，期望设计出一种性能极优的固定发射波形。第二种是Rihaczek等人提出的“最优波形选择”法，针对实际作战场景需要，选择最合适的波形，这也是现代多功能雷达采用多种发射信号以适用不同场景的目的。2008年，法国的Kassab R提出了准连续波雷达的模糊函数和信号波形设计算法，较好地解决了准连续波雷达回波信号的遮蔽问题。然而他们均未对所设计波形的低截获特性进行理论上的分析和仿真验证。2009年，SriDevi K和Rani E D提出在二相编码信号中引入LFM信号和NLFM(Non Linear Frequency Modulation，NLFM)信号，并考虑从其旁瓣电平、主瓣宽度和多普勒容限等角度设计其雷达波形。2011年，北京理工大学的刘姜玲等人设计了一种正交信号激励的天线阵列形式，可最小化天线辐射能量。西安电子科技大学在2020年公开的专利号CN 111812612 A中已披露一种基于基于子阵正交LFM信号的MIMO雷达部分相关波形设计方法。北京理工大学在2020年公开的专利号CN 110082731 A中已披露一种以最大化接收机输出SINR为设计准则的连续相位MIMO雷达最优波形设计方法。

上述波形设计方法综合来说，可以有效提高雷达的探测能力与抗干扰能力，但是容易忽略其射频隐身性能。因此寻求一种雷达射频隐身波形的表征参量，并以此设计具备良好射频隐身性能的雷达波形，则是现有技术中有待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对常见的单一调制雷达信号与复合调制信号，综合考虑其模糊性能和射频隐身性能，设计一种最优射频隐身波形选择方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于相对熵的制导雷达射频隐身波形设计方法，包括如下步骤：

(1)首先，分析线性调频信号(Linear Frequency Modulation，LFM)的时频特性，其时域和频域表达式记作：

其中，T为信号脉宽，f₀是雷达的中心频率，μ＝B/T是LFM系数，B为信号频偏，c(v)，s(v)为菲涅尔积分，

(2)接着，分析Barker码信号的时频特性，其时域和频域表达式记作：

其中，a(t)是信号包络，f₀是信号载频，是相位调制函数，对于二相编码信号，其取值只有0和π，P由Barker码序列决定。

(3)采样子脉冲内部频率调制，子脉冲之间相位调制的调制方式设计复合调制雷达波形，如：LFM-Barker码信号。LFM-Barker码的复包络和频域表达式记作：