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    一種MIMO-OTH雷達波形的生成方法技術

    技術編號:8531552 閱讀:266 留言:0更新日期:2013-04-04 13:41
    本發明專利技術公開了一種MIMO-OTH雷達波形的生成方法,屬于雷達通信技術領域,特別涉及一種基于最優發射信號的能量譜(ESD)來生成MIMO-OTH雷達系統的發射波形的方法。本發明專利技術針對MIMO-OTH雷達在噪聲以及信號依賴的雜波背景下,在電離層對MIMO-OTH雷達工作頻帶約束以及總發射能量受限的約束情況下,給出了以最大化J分離度為準則來生成優化波形,采用最大邊際收益分配(MMA)算法可以快速有效地得到正交發射波形的能量譜密度,進而獲得MIMO-OTH雷達系統發射信號的波形序列,本發明專利技術的波形生成的運算復雜度低,發射信號對目標的檢測性能高。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術雷達通信
    ,特別涉及一種基于最優發射信號的能量譜(ESD)來生成MMO-OTH雷達系統的發射波形的方法。
    技術介紹
    多輸入多輸出(MIMO)技術是一種綜合利用多種分集的通信技術,其使用多個收發天線實現無線環境下的高速可靠通信。MIMO雷達相對于傳統相控陣雷達的好處包括可以發射任意波形、為雷達系統的設計提供更多的自由度等等。MIMO雷達的波形設計一般是以提高系統的某個性能為目標來優化發射波形,例如以提高目標的檢測、估計、分類識別等性能或波束賦形等能力為目標。 超視距雷達(Over-The-Horizon) —般工作在短波波段,而短波一般是難以穿過電離層的,往往碰到電離層,就會折回地面,遇到目標時,經散射后的一部分能量返回,且被設在同一處或相隔不遠的接收機所接收。這種利用折射效應觀測視距以外目標的雷達,常稱為天波超視距雷達。由于天波超視距雷達工作的頻段電磁環境十分惡劣,目前系統的信號帶寬大都工作在數十KHz范圍內,這使得天波超視距雷達系統的距離分辨力很差,由于距離單元過大,接收信號雜波功率很強,導致目標(特別是慢速目標)檢測困難。近年來的MIMO雷達理論研究表明,正交信號MMO雷達在空域處理、速度分辨及慢速目標檢測等方面優勢明顯,由于天波超視距雷達在瞬時頻譜利用、波長、陣列形式、體制(連續波體制)等方面與普通的MIMO雷達差異較大,因此需要結合天波超視距雷達的具體特點和應用場景,研究適用于MMO天波超視距(MMO-OTH)雷達的波形,通過優化波形的設計來提高MMO-OTH雷達的檢測性能。分置天線MMO雷達的波形設計常采用的準則有模糊函數、NP準則、互信息量。對于模糊函數,可采用遺傳算法(GA)等求解。然而以上目標函數很難解析求解,進而得到閉合表達式。對于MMO雷達,常用的發射信號有正交的線性調頻矩形脈沖信號(OFDM LFM)、正交多相編碼信號、正交離散頻率編碼信號(DFCW)。同時,也常先得到最優發射信號的能量譜(ESD),進而采用Durbin算法,可以得到發射信號的時域波形。
    技術實現思路
    本專利技術的專利技術目的在于提供了一種適用于MMO-OTH雷達的基于最優發射信號的能量譜(ESD)生成發射波形的方法,以提高MMO-OTH雷達的檢測性能。本專利技術的MMO-OTH雷達波形的生成方法,包括下列步驟步驟SI 確定雷達工作的可用頻帶范圍集合[Jll又,仄},用Fi表示第i根發射天線的頻率 WW范圍,F1 ^ Sm{F},其中m=l,…,M,所述F表示可用頻帶范圍,且-■—<F<—,所述i=l,…,T ;對于T根發射天線均有-.Fk 二 — i + M/·’,其中AF=W/N,所述N為大于等于WTt的整數,其中W表示基帶頻譜寬度,Tt表示觀測時間長度;用€表示第i根發射天線的第k個發射頻率點,其中k = 0,1,…,N;測定從第i根發射天線到第j根接收天線路徑上的噪聲功率譜密度&^巧)、雜波功率譜密度pA,,(K)、目標反射方差σ,目標響應確定部分Gu(Fk),所述j = 1,-,R;步驟S2:將4的能量均分為P份,每份能量用Λ表示,其中E表示總能量;每次對Λ單位· Ar能量進行分配,直到第P份△單位能量被分配完成,得到最優波形的能量譜密度;第P次分配Λ單位能量的方式為在T根發射天線,每根發射天線對應M個可用頻帶范圍F中,比較出最大邊際收益所對應的,則對于第α根發射天線,在頻率范圍[Fk,Fk+AF]上均被分配Λ單位能量;所述邊際收益為分配判斷函數Uei (Fk) = (η+1) Λ ,FkHPUei(Fk) = η Δ , Fk)的差,其中,所述ηΛ表示Ui(k)在第p-1次分配后,累計分配的能量,其中n e {0,1,-,p-1}, p=l,…,P ; 所述分配判斷函數本文檔來自技高網
    ...

    【技術保護點】
    一種MIMO?OTH雷達波形的生成方法,其特征在于,包括下列步驟:步驟S1:確定雷達工作的可用頻帶范圍集合用Fi表示第i根發射天線的頻率范圍,Fi∈Sm{F},其中m=1,…,M,所述F表示可用頻帶范圍,且所述i=1,…,T;對于T根發射天線均有:其中ΔF=W/N,所述N為大于等于WTt的整數,其中W表示基帶頻譜寬度,Tt表示觀測時間長度;用表示第i根發射天線的第k個發射頻率點,其中k=0,1,…,N;測定從第i根發射天線到第j根接收天線路徑上的噪聲功率譜密度雜波功率譜密度目標反射方差目標響應確定部分Gij(Fk),所述j=1,…,R;步驟S2:將的能量均分為P份,每份能量用Δ表示,其中E表示總能量;每次對Δ單位能量進行分配,直到第P份Δ單位能量被分配完成,得到最優波形的能量譜密度;第p次分配Δ單位能量的方式為:在T根發射天線,每根發射天線對應M個可用頻帶范圍F中,比較出最大邊際收益所對應的則對于第α根發射天線,在頻率范圍[Fk,Fk+ΔF]上均被分配Δ單位能量;所述邊際收益為分配判斷函數L(εi(Fk)=(n+1)Δ,Fk)和L(εi(Fk)=nΔ,Fk)的差,其中,所述nΔ表示ui(k)在第p?1次分配后,累計分配的能量,所述p=1,…,P;所述分配判斷函數L(ϵi(Fk),Fk)=Σj=1R(Σi=1TσAij2|Gij(Fk)|2ϵi(Fk))Phij(Fk)ϵi(Fk)+(Σi=1TPnij(Fk)),其中,εi(Fk)表示第i根發射天線在第k個發射頻率點Fk上分配到的能量;第p次分配完成后,εi(Fk)分配到的能量為p次分配結果的累加之和;步驟S3:根據步驟S2得到的最優波形的能量譜密度生成發射信號的時域波形。FDA00002561129300011.jpg,FDA00002561129300012.jpg,FDA00002561129300013.jpg,FDA00002561129300014.jpg,FDA00002561129300015.jpg,FDA00002561129300016.jpg,FDA00002561129300017.jpg,FDA00002561129300018.jpg,FDA00002561129300019.jpg...

    【技術特征摘要】
    1.一種MIMO-OTH雷達波形的生成方法,其特征在于,包括下列步驟 步驟SI 確定雷達工作的可用頻帶范圍集合2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟S2中,在進行第P次分配△單位能量時,若ε a(Fk)不等于0,則對于所述發射頻率點Fk,僅在第a根發射天線能被分配到Δ單位能量,其它發射天線上不分配能量。3.如權利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟SI中,確定雷達工作的可用頻帶范圍集合[Χ 俱體為 根據檢測的電離層參數、觀測區域,基于雷達目標地面距離5,計算多個發射信號頻率f,得到可用頻帶范圍集合UlUF},所述目標地面距離D的計算公式為4.如權利要求3所述的方法,其特征在于,計算多個發射信號頻率f后,再結合雷達工作頻帶限制得到可用頻帶范圍集合Ul Srn{F} 5.如權利要求4所述的方法,其特征在于,所述步驟S2中,在進行第P次分配Λ單位能量時,若ε a(Fk)不等于0,則對于所述發射頻率點Fk...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:何茜駱恒何子述汪霜玲李曉東
    申請(專利權)人:電子科技大學
    類型:發明
    國別省市:

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