MIMO雷达波形在线设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101950014A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101950014A(43)申请公布日2011.01.19(21)申请号201010271550.9(22)申请日2010.09.02(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人刘宏伟胡亮兵纠博王旭叶超(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.G01S7/28(2006.01)G01S7/32(2006.01)H04B7/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图8页(54)发明名称MIMO雷达波形在线设计方法(57)摘要本发明公开了一种集中式MIMO雷达波形在线设计方法，主要解决现有方法不能在线设计发射方向图和不能在线合成发射信号波形的问题。其过程是：(1)对MIMO雷达阵列进行幅度加权，离线构造出具有低空域旁瓣的基波束库；(2)基于序列二次规划，离线构造出各种比例的并具有低自相关峰值旁瓣电平和低峰值互相关电平的“正交”基波形库；(3)利用线性规划，在线求解出合成给定发射方向图的基波束发射比例；(4)根据基波束的发射比例，从“正交”基波形库中在线挑选满足要求的基波形；(5)由挑选出的基波束和基波形分别在线合成发射方向图和发射信号波形。本发明与现有波形设计方法相比，能够实现在线波形的设计，可用于MIMO雷达对运动目标的自适应跟踪。CN10954ACCNN110195001401950017A权利要求书1/2页1.一种MIMO雷达波形在线设计方法，包括如下步骤：(1)对MIMO雷达阵列进行幅度加权，离线构造出具有较低空域旁瓣的基波束库；(2)基于序列二次规划，离线构造出不同码长和不同信号数的“正交”基波形库：(2a)根据给定的码长N和信号数J，初始化基波形bsj的相位，j＝1，...，J；(2b)利用序列二次规划，通过下述数学求解模型优化基波形的相位，使基波形彼此“正交”，即使得基波形具有良好的自相关和互相关特性，所述数学求解模型为：T其中p＝[p1，p2，...，pN]为优化变量，它包含了所有基波形的相位；yi，j为第i个基波形bsi，i＝1，...，J和第j个基波形bsj，j＝1，...，J的相关函数，当i＝j时，称为自相关函数，当i≠j时，称为互相关函数；(2c)给定不同的码长N和信号数J，重复步骤(2a)和(2b)，得到“正交”基波形库；(3)利用线性规划方法，从步骤(1)构造好的基波束库中挑选出合成人为给定发射方向图的基波束，并用线性规划方法求解出基波束的发射比例α＝{αl，l＝1，...，L}；(4)根据步骤(3)得到的基波束及其发射比例，从“正交”基波形库中挑选出一组与基波束个数相同的基波形；(5)由步骤(3)得到的基波束按其发射比例合成发射方向图，根据步骤(4)得到的基波形，利用其相位信息合成发射信号波形。2.根据权利要求1所述的MIMO雷达波形在线设计方法，其中步骤(1)所述的离线构造出具有较低空域旁瓣的基波束库，按如下步骤进行：(2a)对MIMO雷达线性阵列进行切比雪夫幅度加权，构造一组基信号矢量xl＝w⊙a(θl)，l＝1，2，...，L，其中w为M×1维切比雪夫加权向量，⊙表示点乘，a(θl)表示指向θl的导向矢量；(2b)根据基信号矢量xl，l＝1，...，L构造出基波束库l＝1，...，L。3.根据权利要求1所述的MIMO雷达波形在线设计方法，其中步骤(3)所述的用线性规划方法求解出基波束发射比例α＝{αl，l＝1，...，L}，是通过如下数学模型计算：s.t.αl≥0，l＝1，2，...，L其中φ(θ)，θ∈[-90°，90°]表示给定的方向图，表示实际的方向图，Bl(θ)表示第l个基波束，L表示基波束库中基波束的总个数，G表示对空间角度等间隔采样的总栅格数，uk表示第k个栅格的加权系数，k＝1，...，G。4.根据权利要求1所述的MIMO雷达波形在线设计方法，其中步骤(5)所述的由基波束按其发射比例合成发射方向图以及根据基波形的相位信息合成发射信号波形的过程，按如下步骤进行：(4a)初始化码元时刻n＝1；(4b)初始化基波形序号i＝1；2CCNN110195001401950017A权利要求书2/2页(4c)根据基波形bsi(n)的幅度是否为1确定基波束和相应的发射信号矢量，如果为1，则发射第i个基波束，同时发射信号矢量x(n)＝exp(j·angle(bsi(n)))w⊙a(θi)，其中exp(·)表示指数运算，angle(·)表示取主值相位，w为M×1维切比雪夫加权向量，⊙表示点乘，a(θi)表示指向角度θi的导向矢量，接着转到步骤(4e)；如果不为1，则直接转到步骤(4d)；(4d)判断i是否