[发明专利]MIMO天波超视距雷达波形优化方法

摘要

MIMO雷达技术在发射端和接收端均可以进行波束形成，特别是可以同时向不同方向发射窄波束，恰好可以满足天波超视距雷达对多层电离层探测和抑制较强杂波的需求。本发明将两层电离层结构应用到MIMO超视距雷达(OTHR)系统中，并针对OTHR受海杂波和电离层影响而导致的杂噪比(CNR)比较高的特点，提出了一套信号处理方法：包括通过互信息理论的两步骤方法对发射波形进行自适应优化。仿真验证发现上述方法对目标检测概率和分辨率有明显提升，说明MIMO-OTHR能够利用多径回波改善目标检测和其他系统性能。

主权项

一种MIMO天波超视距雷达波形优化方法，包括：步骤1，初始时刻t＝0，发射初始的线性调频连续波，经过电离层的E层和F层反射的波束，通过最小方差无失真响应(MVDR)自适应波束形成方法，得到两个不同到达方向(DOA)的回波Yα|t＝0和Yβ|t＝0；其中，t＝0时刻的RHα|t=0,RHβ|t=0,RΘα|t=0,RΘβ|t=0]]>通过电离层探测器获得的已知信息进行预先设置，是t＝0时刻α方向的信道响应矩阵的协方差，是t＝0时刻β方向的信道响应矩阵的协方差，是t＝0时刻α方向的噪声协方差，是t＝0时刻β方向的噪声协方差；步骤2，在一定的发射功率P0条件下，最大化同一DOA回波中接收到的回波和目标传播响应之间的互信息，最大化I(Yα；Hα|X)或I(Yβ；Hβ|X)得到相对应的发射波形X能够使噪声对目标检测的影响降到最低，在两个不同的波达方向(DOA)，其信道响应矩阵为Hα和Hβ，I(Yα；Hα|X)表示给定X的情况下，Yα和Hα之间的互信息；I(Yβ；Hβ|X)表示给定X的情况下，Yβ和Hβ之间的互信息；找到对应的若干个满足条件的Xt＝1的集合步骤3，对Yα|t＝0和Yβ|t＝0，在一定的发射功率P0条件下，最小化两个不同DOA的窄波束回波之间的互信息I(Yα,Yβ)，找到中满足条件的发射波形Xt＝1；步骤4，在t＝1时刻发射上一时刻找到的优化波形Xt＝1；类推，在t+1时刻，发射在t时刻找到的优化波形Xt+1，并计算得到t+1时刻的值；步骤5，重复以上步骤2‑4。