[发明专利]基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法

摘要

本发明公开了一种基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法，主要解决现有技术存在的抗干扰波形生成方法只能适用与统计多输入多输出MIMO雷达以及雷达信号先于干扰信号发射时抗干扰波形生成方法失效的问题。本发明的具体步骤为：1、确定参数；2、构建目标函数；3、获得雷达为领导者leader时的抗干扰波形；4、获得雷达为跟随者follower时的抗干扰波形；5、发射雷达信号。本发明扩大了抗干扰波形生成方法在不同类型雷达中的应用范围，克服了现有抗干扰技术中只能针对干扰信号先于雷达信号发射的不足。

主权项

1.一种基于斯塔克尔伯格博弈的雷达抗干扰波形生成方法，其特征在于，雷达信号先于干扰信号发射时，雷达为斯塔克尔伯格博弈中的领导者leader；干扰信号先于雷达信号发射时，雷达为斯塔克尔伯格博弈中的跟随者follower，具体步骤包括如下：(1)确定参数：(1a)根据实际的雷达系统特性给定雷达带宽和雷达观测时间，确定雷达的噪声功率谱密度和雷达发射信号总能量；(1b)根据雷达待探测目标的特性，确定目标脉冲响应信号的谱方差；(1c)根据目标携带的干扰机的系统特性，确定干扰信号总功率；(2)构建目标函数如下：其中，I(g(t),y(p)；x(q))表示t时刻目标脉冲响应信号g(t)与p时刻雷达接收在q时刻发射信号x(q)的接收信号y(p)的互信息，表示雷达发射信号时对待探测目标的观测时间，∫df表示积分操作，W表示雷达带宽，ln表示以自然数为底取对数操作，|X(m)|²表示第m个频率的雷达发射信号幅度平方谱值，|X(m)|²＝|FT[x(q)]|²，||²表示取模平方操作，FT[]表示取傅里叶变换操作，G(i)表示第i个频率的目标脉冲响应信号的频谱值，G(i)＝FT[g(t)]，μ_G(i)表示第i个频率的目标脉冲响应信号频谱值G(i)的期望值，μ_G(i)＝E[G(i)]，E表示期望操作，表示第i个频率的目标脉冲响应信号的谱方差值，S_nn(j)表示第j个频率的噪声功率谱密度值，P_j(k)表示第k个频率的干扰信号功率谱密度值，f,i,j,k的取值对应相等；(3)获得雷达为领导者leader时的抗干扰波形：使用优化算法，求解当雷达为领导者leader时使目标函数最大的雷达发射信号幅度平方谱，将该雷达发射信号幅度平方谱作为雷达为领导者leader时的抗干扰波形；使用优化算法求解当雷达为领导者leader时使目标函数最大的雷达发射信号幅度平方谱具体步骤如下：第一步，设定循环终止次数为1000，代价函数值初始为0；第二步，随机产生雷达发射信号总能量约束下的雷达发射信号幅度平方谱；第三步，将雷达发射信号幅度平方谱值代入目标函数，在干扰信号总功率约束下，搜索使目标函数值最小的干扰信号功率谱密度，得到当前循环时的目标函数值；第四步，判断当前循环次数的目标函数值是否大于或等于当前代价函数值，若是，则执行第五步，否则，执行第二步；第五步，用当前循环次数的目标函数值更新当前代价函数值；第六步，将当前循环次数加1；第七步，判断当前循环次数是否等于循环终止次数，若是，执行第八步，否则，执行第二步；第八步，将当前循环次数的雷达发射信号幅度平方谱值，作为斯塔克尔伯格博弈中雷达为领导者leader时的雷达抗干扰波形；(4)获得雷达为跟随者follower时的抗干扰波形：使用优化算法，求解当雷达为跟随者follower时使目标函数最大的雷达发射信号幅度平方谱，将该雷达发射信号幅度平方谱作为雷达为跟随者follower时的抗干扰波形；使用优化算法求解当雷达为跟随者follower时使目标函数最大的雷达发射信号幅度平方谱的具体步骤如下：第一步，确定循环终止次数为1000，代价函数值初始为第二步，随机产生干扰信号总功率约束下的干扰信号功率谱密度；第三步，将干扰信号功率谱密度代入目标函数，搜索使目标函数值最大的雷达发射信号幅度平方谱，得到当前循环时的目标函数值；第四步，判断当前循环次数的目标函数值是否小于当前代价函数值，若是，则执行第五步，否则，执行第二步；第五步，用当前循环次数的目标函数值更新当前代价函数值；第六步，将当前循环次数加1；第七步，判断当前循环次数是否等于循环终止次数，若是，执行第八步，否则，执行第二步；第八步，将当前循环次数的雷达发射信号幅度平方谱值，作为斯塔克尔伯格博弈中雷达为跟随者follower时的雷达抗干扰波形；(5)发射雷达信号：(5a)当雷达信号先于干扰信号发射时，发射雷达为领导者leader时的抗干扰波形，对目标进行探测；(5b)当干扰信号先于雷达信号发射时，发射雷达为跟随者follower时的抗干扰波形，对目标进行探测。