[发明专利]基于三维非均匀阵列的MIMO雷达波形联合设计方法

摘要

本发明公开了一种基于三维非均匀阵列的MIMO雷达联合波形设计方法，其主要思路为：确定MIMO雷达，所述MIMO雷达为三维非均匀阵列，将所述三维非均匀阵列分为N层；确定待观测目标的二维期望发射方向图，并分别将待观测目标的方位角θ的范围设定为Ω，将待观测目标的俯仰角的范围设定为Γ，然后分别将Ω划分为K_az个栅格，将Γ划分为K_el个栅格；令t∈{1,2,…,N}，计算第t层面阵在Z轴方向上第k_el个栅格处基波束的发射信号的获取概率，并计算第t层面阵在X轴方向上第k_az个栅格处的基波束发射信号的获取概率进而计算第t层面阵的发射信号S^t；令t加1，直到得到第N层面阵的发射信号S^N，此时根据得到的第1层面阵的发射信号S¹面至第N层面阵的发射信号S^N，计算三维非均匀阵列的MIMO雷达波形。

主权项

1.一种基于三维非均匀阵列的MIMO雷达联合波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定MIMO雷达，所述MIMO雷达为三维非均匀阵列，且所述三维非均匀阵列是边长为D的正方体；同时所述正方体在三维坐标系XYZ中，X轴和Z轴分别包含M个阵元，Y轴包含N个阵元；所述三维坐标系XYZ中包含待观测目标，所述待观测目标的位置为θ表示三维坐标系中待观测目标的方位角，表示三维坐标系中待观测目标的俯仰角；D为自然数；将所述三维非均匀阵列沿Y轴分为N层并编号，分别记为第1层面阵至第N层面阵，然后将第1层面阵中的所有阵元位置处的导向矢量作为参考阵元导向矢量，对第2层面阵至第N层面阵所有阵元位置处的导向矢量分别进行相位补偿，分别得到Y轴方向相位补偿后第2层面阵至第N层面阵所有阵元位置处的导向矢量，且分别与第1层面阵中的所有阵元位置处的导向矢量相同，记为并作为三维非均匀阵列的MIMO雷达的导向矢量；步骤2，确定待观测目标的二维期望发射方向图θ表示三维坐标系中待观测目标的方位角，表示三维坐标系中待观测目标的俯仰角，并分别将所述待观测目标的方位角θ的范围设定为Ω，将所述待观测目标的俯仰角的范围设定为Γ，然后分别将设定的待观测目标的方位角θ的范围Ω划分为K_az个栅格，将设定的待观测目标的俯仰角的范围Γ划分为K_el个栅格，下标az表示俯仰角，下标el表示方位角，K_az和K_el分别为自然数；步骤3，初始化：令t∈{1，2，…，N}，t表示第t层面阵，t的初始值为1，N表示将三维非均匀阵列进行分层后包含的面阵层数；步骤4，依次计算第t层面阵在Z轴方向上合成的俯仰角期望方向图和第t层面阵在Z轴方向上第k_el个栅格处基波束的发射信号进而计算第t层面阵在Z轴方向上第k_el个栅格处基波束的发射信号的获取概率步骤5，依次计算第t层面阵在X轴方向上第k_az个栅格处的基波束发射信号和第t层面阵在X轴方向上第k_az个栅格处的基波束发射信号的获取概率步骤6，确定第t层面阵发射信号编码长度L^t，并计算第t层面阵指向第k_az个栅格方位角第k_el个栅格俯仰角处的基波束发射信号进而计算第t层面阵的发射信号S^t；步骤7，令t加1，重复步骤4至步骤6，直到得到第N层面阵的发射信号S^N，此时得到第1层面阵的发射信号S¹至第N层面阵的发射信号S^N；步骤8，根据第1层面阵的发射信号S¹至第N层面阵的发射信号S^N，计算得到三维非均匀阵列的MIMO雷达波形