基于相位调制的多准则雷达发射信号设计方法

摘要

本发明公开了一种基于相位调制的多准则雷达发射信号设计方法，主要解决现有技术信号优化准则单一，环境模型较为理想简单的问题。其实现过程是：1）分别对雷达目标、杂波和噪声的功率谱进行频域采样；2）以最大化输出信杂噪比为准则求得最优信号的功率谱密度向量；3）以最大化雷达接收回波与目标间的互信息为准则求得最优信号的功率谱密度向量；4）将最大化输出信杂噪比准则和最大化雷达接收回波与目标间的互信息准则统一量纲后加权建立多准则信号优化函数；5）通过迭代求解雷达相位编码信号，使多准则信号优化函数最小。本发明考虑了杂波的影响，信号设计更加灵活，可满足多任务雷达系统的工作要求，有助于提高雷达整体系统的工作性能。

主权项

1.一种基于相位调制的多准则雷达发射信号设计方法，包括如下步骤：1）以频域采样频率f分别对雷达目标、杂波和噪声的功率谱进行频域采样，得到雷达目标的功率谱密度向量h、杂波的功率谱密度向量c和噪声的功率谱密度向量n，这三个向量的长度均为M，M=B/f，其中，B为雷达发射信号带宽；2）根据雷达目标的功率谱密度向量h、杂波的功率谱密度向量c和噪声的功率谱密度向量n，以最大化输出信杂噪比SCNR为准则设计雷达发射信号，求得最优信号的功率谱密度向量d，向量d的长度为M；3）根据雷达目标的功率谱密度向量h、杂波的功率谱密度向量c和噪声的功率谱密度向量n，以最大化雷达接收回波与目标间的互信息MI为准则设计雷达发射信号，求得最优信号的功率谱密度向量向量的长度为M；4）根据不同准则下得到的最优信号功率谱密度向量d和向量建立多准则信号优化函数J：$J=\lambda {\left|\right|F^{H}s-\mathrm{Ra}\left|\right|}_2^2+(1-\lambda ){\left|\right|F^{H}s-\tilde{R}\beta \left|\right|}_2^2,$其中，表示向量2-范数的平方，[·]^H表示共轭转置操作，λ表示连接两个准则的权值，0≤λ≤1，R为维数为M×M的对角矩阵，矩阵中第m个对角元素为d_m为最优信号功率谱密度向量d中第m个元素，为维数为M×M的对角矩阵，矩阵中第m个对角元素为其中，为最优信号功率谱密度向量中第m个元素，m=1,2,…,M，α为长度为M的信杂噪比辅助向量，β为长度为M的互信息辅助向量，s为需要求解的雷达相位调制信号向量，F为维数为L×M的离散傅氏变换矩阵，其中第l行第m列的元素表示如下：${\left[F\right]}_{l,m}=\frac{1}{\sqrt{m}}{e}^{\left[j2\pi \frac{(l-1)(m-1)}{M}\right]},$其中，j表示虚数，l=1,2,…,L，m=1,2,…,M，L≤M；5）求解雷达相位调制信号向量s，使多准则信号优化函数J最小：（5a）随机设置迭代初始信号向量s⁽⁰⁾；（5b）设迭代次数q=1，在第q次迭代中，利用q-1次迭代中的信号向量s^(q-1)，求得第q次迭代中的信杂噪比辅助向量α^(q)和互信息辅助向量β^(q)；（5c）利用第q次迭代中的信杂噪比辅助向量α^(q)和互信息辅助向量β^(q)，计算第q次迭代中的信号向量s^(q)；（5d）计算第q-1次迭代和第q次迭代的误差δ，若误差δ小于设定的阈值ρ=0.8，则停止迭代，得到长度为L的雷达相位调制信号向量s=s^(q)；否则，令q=q+1，重复步骤（5b）—（5d）继续迭代，直到误差δ小于设定的阈值。