[发明专利]一种MIMO雷达发射方向图与波形设计方法

摘要

本发明公开了一种MIMO雷达发射方向图和波形设计方法，属于雷达技术领域，用于生成雷达的发射波形和发射方向图。本发明针对多目标场景设计优化的波形和发射方向图，首先根据先验信息对期望发射方向图建模，其次将发射信号构造为一组正交信号的加权求和，从而可通过求解权值优化问题同时获得优化波形和优化发射方向图，最后通过借鉴并改进离散长球(DPS)序列产生原理根据期望发射方向图设计发射方向图。本发明在降低计算量的同时，可将发射能量根据期望方向图优化分配在空中多个感兴趣的方向上，并对各感兴趣方向上的能量具有较好的控制效果。

主权项

一种MIMO雷达发射方向图与波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据先验信息对期望发射方向图建模，期望发射方向图为：其中，Θk,k＝1,…,K表示空域内互不重叠的任意K个区间，K为目标场景中目标的个数，αk为区间Θk内的期望发射功率，pd(θ)为期望发射方向图；(2)将发射信号构造为一组正交序列的加权求和，通过借鉴并改进DPS序列生成原理设计关于正交序列的个数和权值的优化问题，通过求解所述优化问题同时获得优化波形和优化发射方向图，所述优化问题中用于优化波形权值系数的矩阵为AS=Σk=1K∫Θkαka(θ)aH(θ)dθ]]>其中，φt＝2πdtsinθ/λ和dt＝λ/2分别代表空间相位差和相邻发射天线间的距离，λ为发射波形的波长，M为发射天线个数；所述步骤(2)中，包括以下步骤：(2.1)根据雷达工作的相对频带宽度W和脉冲内采样点数N产生一组DPS序列；(2.2)在所述的一组DPS序列中，选择前NR个DPS序列，其中NR≤M，以加权求和的方式，构造第m,m＝1,…,M，个天线发射的波形sm[n]，sm[n]=Σi=1NRdm,ivi[n;N,W],n=1,...,N]]>其中，vi[n；N,W]表示第i个DPS序列，dm,i为第m个发射波形中对应于第i个DPS序列的权值系数；(2.3)将构造的M个波形构成发射波形向量s[n]＝[s1[n],…,sM[n]]T，并表示成s[n]＝Dv[n]，其中，为波形权值系数矩阵，di＝[d1,i,…,dM,i]T；(2.4)将发射方向图和波形优化问题转化为关于矩阵D的优化问题，构造用于优化波形权值系数的矩阵基于矩阵AS和雷达发射总能量E0，以取最大值为目标，以发射总能量一定且当i≠i′时有为约束条件，求得最优的NR和di,i＝1,…,NR，i′＝1,…,NR；(2.5)将步骤(2.4)求得的NR和di,i＝1,…,NR代入到发射方向图p(θ；D)＝aH(θ)DDHa(θ)中，得到优化的发射方向图；(2.6)将步骤(2.4)求得的NR和di,i＝1,…,NR代入到步骤(2.3)中的发射波形向量中，得到优化波形sopt[n]。