[发明专利]杂波中检测目标用MIMO雷达发射波形的分级设计方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，涉及集中式MIMO(Multiple Input Multiple Output)雷达的发射波形设计，公开了一种杂波中检测目标用MIMO雷达发射波形的分级设计方法，能够提高杂波的抑制性能，可用于强杂波中的目标检测；其包括以下步骤：步骤1，建立MIMO雷达信号模型，获取杂波在空域上的强度以及在时间域上的主瓣响应先验知识；步骤2，基于杂波在空域上的强度先验知识，设计发射信号的自相关矩阵R_x；步骤3，联合优化主瓣合成信号（Mainlobe Synthesized Signal，MSS）和失配滤波器来抑制主瓣杂波信号；步骤4，在恒模条件约束下，设计发射波形矩阵。

主权项

一种杂波中检测目标用MIMO雷达发射波形的分级设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立MIMO雷达信号模型，获取杂波在空域上的强度以及在时间域上的主瓣响应；步骤2，根据空域上杂波强度以及MIMO雷达信号模型，分别计算出目标回波能量P_t和θ_k方向上杂波的回波能量P_ck，得到输出信号能量与杂波能量比SCR为其中，k=1,2,…,K，K表示杂波区域在空域上的等分个数；在自相关矩阵半正定以及发射天线发射能量恒定条件约束下，通过最大化输出信号能量与杂波能量比SCR得到最优的发射信号的自相关矩阵R_x；步骤3，根据MIMO雷达的信号模型分别得到主瓣合成信号和主瓣杂波响应分别为s_t=Xa_T(θ_t)和q_t=[q_t(1),q_t(2),…,q_t(N_c)]^T，其中θ_t表示目标所在的方位角，a_T(θ_t)表示θ_t方向上的发射导向矢量，N_P表示信号码长，N表示阵元个数，C表示复数域；发射信号波形矩阵X表示为x_m=[x_m(1),x_m(2),…,x_m(N_p)]^T，其中x_m(n)(m=1,…,N)表示第m个阵元天线发射的恒模信号，$a_T\left({\mathrm{\θ}}_t\right)={[1,e^{-j2\mathrm{\π}d\sin \left({\mathrm{\θ}}_t\right)/\mathrm{\λ}},...,e^{-j2\mathrm{\π}(N-1)d\sin \left({\mathrm{\θ}}_t\right)/\mathrm{\λ}}]}^T,$其中d表示阵元间距，λ表示信号波长；利用联合优化主瓣合成信号和失配滤波器的设计得到最优的主瓣合成信号s_t以及失配滤波器h；步骤4，在恒模条件约束下，设计发射波形矩阵：对已得到的发射信号自相关矩阵R_x，采用cyclic algorithm算法设计发射信号波形矩阵X_CA；利用得到的主瓣合成信号s_t，最终得到发射波形矩阵为：X_opt=diag(e^jφ)X_CA其中，φ=arg(s_t)‑arg(X_CAa_T(θ_t))，arg(a)表示矢量a的相位角度。