[发明专利]杂波场景下MIMO-STAP雷达收发空时资源配置方法

说明书

本发明提出一种杂波场景下MIMO‑STAP雷达收发空时资源配置方法。首先，构建了联合稀疏优化结构下MIMO‑STAP雷达信号模型；其次，以最大化输出信杂噪比(SCNR)作为性能指标，联合稀疏设计发射波形、接收权值、收发阵元以及脉冲间隔，基于最小方差无畸变响应(MVDR)准则求解接收权值，逐次凸逼近(SCA)进行天线脉冲选择，采用半正定规划(SDP)以及随机化的方法优化发射波形；最后，提出一种交替迭代方法解决上述复杂非线性优化问题。在不影响目标检测性能的情况下本发明所提算法可较好的选取少量的收发阵元及脉冲进而降低系统硬件成本及能量消耗。

技术领域

本发明属于阵列处理领域，具体涉及一种杂波场景下MIMO-STAP雷达收发空时资源配置方法。

背景技术

近年来，多输入多输出(Multiple-in Multiple-out，MIMO)雷达因其具有波形分集特性导致空间自由度显著高于传统相控阵雷达，从而使得其具有优良的目标检测及参数估计性能，进而受到工程及科研人员的广泛关注。根据阵元间距分布，MIMO雷达可分为集中式和分布式，其中集中式MIMO雷达收发阵元间距较小，波形分集可扩展阵列虚拟孔径从而提升目标参数估计性能；而分布式MIMO雷达收发阵元间距较大，波形分集可抑制目标空间闪烁特性从而改善目标检测性能。

众所周知，由Brennan和Reed提出的空时自适应处理(Space Time AdaptiveProcessing， STAP)技术是抑制杂波以改善雷达性能的有效方法。STAP方法基于阵列所得空域自由度及脉冲串所得时域自由度，对目标及杂波空时二维联合处理以提高系统检测估计性能。基于扩展虚拟孔径导致空域自由度显著提升的优势，Bliss及Forsythe首次将STAP引入MIMO雷达体制以增强系统杂波抑制能力进而改善MIMO雷达检测估计性能。

由以上所述可知，MIMO雷达性能较大程度上依赖于阵列构型及发射波形，即：阵列孔径、脉冲间隔以及基带信号。需要注意的是，由于雷达平台空间及功率资源的有限性，阵列孔径及波形分集所导致的较高软硬件成本和能量消耗成为限制MIMO雷达工程应用的瓶颈。特别地，对于机载MIMO雷达，狭窄平台空间限制了阵元数目从而须优化阵列配置以改善空域处理性能同时降低硬件成本；其次，有限平台功耗制约了脉冲数目因而须优化脉冲配置以提升时域处理能力同时减少能量消耗；最后，波形分集性能依赖于基带信号因而须设计基带信号以优化配置系统孔径及功率分布。