[发明专利]基于MIMO雷达的凹口方向图波形综合设计方法

摘要

本发明公开一种带有凹口方向图的波形综合方法，解决现有发射信号的方向图不能在干扰方向形成凹口的问题。其实现方案为：1.求发射信号的最优协方差矩阵和干扰子空间，构造带有凹口方向图的代价函数；2.用序列无约束极小化方法将代价函数转化为无约束函数；3.用块梯度下降法将无约束函数优化得到最终的代价函数；4.对最终的代价函数求解得到闭式解；5.用闭式解修正初始发射信号得到修正后的发射信号矩阵；6.判断修正后的发射波形是否满足抗干扰条件：若满足，将修正后的发射波形作为雷达的发射波形，若不满足，将优化后的发射信号作为初始发射信号，返回5继续迭代。本发明能合成带有凹口方向图的恒模发射波形，可用于发射波形的设计。

主权项

1.一种基于MIMO雷达的凹口方向图波形综合设计方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)计算发射信号的最优波形协方差矩阵R和干扰子空间U，构造带有凹口方向图的波形综合代价函数：其中，X是要优化求解的发射信号矩阵，L是雷达发射信号码长，M是雷达发射信号的阵元数，cm是第m个阵元的发射功率，||·||F为矩阵的Frobenius范数，ρ为干扰空间和信号的正交性参数，l代表发射信号阵列第l个码元，||·||2为矩阵的二范数，m为发射信号的第m个天线，tr(·)为矩阵求迹函数，(·)H为矩阵求共轭转置；(2)利用序列无约束极小化SUMT方法对(1)中的代价函数进行无约束优化转化，得到转化后的代价函数如下：其中，k为罚因子，其随着迭代次数逐渐增加；(3)利用块梯度下降算法对(2)中代价函数进行优化，得到优化后的代价函数：其中，Re(·)表示求解矩阵的实部，ai,m代表矩阵Rl的第i列的第m个元素，(·)*代表给矩阵求共轭，xl,i代表发射信号矩阵x的第l列的第i个元素，xl,m代表发射信号矩阵的第l行第m列元素，cm是第m个阵元的发射功率；(4)对(3)中的代价函数求解，得到闭式解为：其中，i为虚数单位，angle(·)表示取相位操作，exp()表示以自然常数为底的指数操作。(5)根据(4)中的闭式解公式逐个迭代修正初始发射波形矩阵中的每个元素，得到修正后的发射信号矩阵X；(6)判断修正后的发射波形矩阵X是否满足如下抗干扰约束条件：若满足，则将修正后的发射波形矩阵作为雷达的发射波形，如果不满足，则将优化后的发射信号矩阵X作为初始发射信号矩阵，返回步骤(5)。