[发明专利]基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法

说明书

本发明公开了一种基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法，首先，构建分布式MIMO雷达系统目标定位的场景；其次，采用目标位置估计的CRLB作为目标定位性能指标；然后，以最小化分布式MIMO雷达系统总发射功率作为优化目标，以满足目标定位性能及分布式MIMO雷达系统资源为约束条件，建立基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化模型；最后，利用交替乘子法对构建的优化模型进行求解。本发明不仅满足了分布式MIMO雷达系统对目标定位精度的要求，而且可以在任意系统资源约束的情况下，最小化分布式MIMO雷达系统的总发射功率。

技术领域

本发明属于雷达信号处理的技术领域，具体提出一种基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法。

背景技术

分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达系统是利用多部雷达发射天线发射特定波形信号，同时通过多部雷达接收天线对回波进行处理、估计目标的状态。其相对于传统的雷达系统，具有波束分集和空间分集的优势，最近十几年成为了新体制雷达研究的热点之一。理论上，分布式MIMO 雷达系统发射功率和有效带宽越大，对目标的参数估计精度就越高。但是在实际应用中，需要通过功率及带宽优化分配手段，降低分布式MIMO雷达系统的总发射功率。

对于分布式MIMO雷达系统在目标定位中的功率优化分配问题，学者早已进行了大量的研究。最早，国外学者采用克拉美-罗下界(Crámer-Rao Lower Bound，CRLB)作为优化指标，利用约束松弛和区域分解算法来优化功率分配。随后，为了评估速度估计精度对功率分配的影响，国内研究人员推导了同时含有目标的位置和速度信息等效费舍尔信息矩阵(Equivalent Fisher Information Matrix，EFIM)，并以此作为优化指标，然后用半正定规划(Semi-Definite Programming，SDP)算法求解功率分配问题。

但是仔细研究发现，目前学者们仅仅给出了功率和带宽大于零的情况下的分配算法，但是在其他情况下，如：功率和带宽均有上下界时，其提出的优化算法是否仍然有效值得深入的思考和探究。

鉴于此，针对现有技术中尚未考虑的双边约束的功率和带宽优化问题，本专利提出基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法，同时优化各雷达发射机的功率和带宽，以达到最小化系统辐射功率的目的。

发明内容

发明目的：本发明提出一种基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法，不仅满足了分布式MIMO雷达系统对目标定位精度的要求，而且可以在任意系统资源约束的情况下，最小化分布式MIMO雷达系统的总发射功率。

技术方案：本发明所述的一种基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化方法，包括以下步骤：

(1)构建分布式MIMO雷达系统目标定位的场景；

(2)采用目标位置估计的CRLB作为目标定位性能指标；

(3)以最小化分布式MIMO雷达系统总发射功率作为优化目标，以满足目标定位性能及分布式MIMO雷达系统资源为约束条件，建立基于目标定位的分布式MIMO雷达功率与带宽联合优化模型；

(4)利用交替乘子法对步骤(3)构建的优化模型进行求解。

进一步地，步骤(1)所述分布式MIMO雷达系统由M部雷达发射机、N部雷达接收机组成；所述雷达发射机发射非相干正交信号，雷达接收机同时接收经过目标反射的M部雷达发射机发射的信号，并对信号进行处理获取目标的位置信息。

进一步地，，步骤(2)所述的目标定位的CRLB的迹为：