[发明专利]一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，公开了一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法，包括：建立MIMO雷达的几何模型，分别在二维均匀平面阵列的方位角范围及俯仰角范围内均匀抽取多个方位角和俯仰角，对于其中的任一方位角和任一俯仰角，计算得到对应的发射导向矢量；对于每一个发射波束，分别构造对应的方位角范围及俯仰角范围，并分别利用所构造方位角范围和俯仰角范围计算X轴上的协方差矩阵和Y轴上的协方差矩阵，再利用X轴上的协方差矩阵和Y轴上的协方差矩阵得到该发射波束对应的协方差矩阵；利用全部协方差矩阵及全部发射导向矢量计算得到MIMO雷达的方向图函数。本发明能够实现对平面阵MIMO雷达的波形设计，且运算量较小。

主权项

1.一种基于FFT的平面阵MIMO雷达波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立MIMO雷达在笛卡尔坐标系XOYZ中的几何模型；其中，在所述MIMO雷达的几何模型中，所述MIMO雷达的发射阵列为二维均匀平面阵列，并位于所述笛卡尔坐标系XOYZ的XOY平面内，其中X轴包含M_x个阵元，阵元间距为d_x，Y轴包含M_y个阵元，阵元间距为d_y；所述二维均匀平面阵列的方位角范围为[Ω_min,Ω_max]，0°≤Ω_min<Ω_max≤180°，俯仰角范围为[Γ_min,Γ_max]，且Γ_min＝‑Γ_max，Γ_max∈[0,90°]；所述二维均匀平面阵列形成L个发射波束；步骤2，在所述二维均匀平面阵列的方位角范围[Ω_min,Ω_max]内均匀抽取K个方位角{θ₁,θ₂,…θ_K}，以及在所述二维均匀平面阵列的俯仰角范围[Γ_min,Γ_max]内均匀抽取I个俯仰角K和I为正整数；遍历所述K个方位角和所述I个俯仰角，对于所述K个方位角中的任一方位角θ_k和所述I个俯仰角中的任一俯仰角计算处的发射导向矢量得到K×I个发射导向矢量；其中，k和i为整数，1≤k≤K，1≤i≤I；令l＝1；步骤3，在所述方位角范围[Ω_min,Ω_max]内随机抽取两个数值构成第l个发射波束对应的方位角范围其中为在所述方位角范围[Ω_min,Ω_max]内随机抽取的两个数值中的较小值，为在所述方位角范围[Ω_min,…_max]内随机抽取的两个数值中的较大值；在所述俯仰角范围[Γ_min,Γ_max]内随机抽取两个数值构成所述第l个发射波束对应的俯仰角范围其中为在所述俯仰角范围[Γ_min,Γ_max]内随机抽取的两个数值中的较小值，为在所述俯仰角范围[Γ_min,Γ_max]内随机抽取的两个数值中的较大值；步骤4，利用所述第l个发射波束对应的方位角范围计算得到X轴上M_x个阵元发射信号的协方差矩阵利用所述第l个发射波束对应的俯仰角范围计算得到Y轴上M_y个阵元发射信号的协方差矩阵利用所述协方差矩阵及所述协方差矩阵计算得到所述第l个发射波束对应的协方差矩阵其中，表示Kronecker积；步骤5，令l加1，重复执行步骤3‑步骤4，直至l＝L，得到全部L个发射波束中各发射波束对应的协方差矩阵；利用所述各发射波束对应的协方差矩阵以及所述K×I个发射导向矢量，计算得到所述MIMO雷达的方向图函数。