互补波形构建方法及模块、认知雷达系统及波形发射方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111693983A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号202010536099.2(22)申请日2020.06.12(71)申请人哈尔滨工业大学(威海)地址264209山东省威海市文化西路2号(72)发明人周志权吴中杰赵占锋杨申(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人高倩(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G01S7/292(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S13/66(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图6页(54)发明名称互补波形构建方法及模块、认知雷达系统及波形发射方法(57)摘要一种互补波形构建方法及模块、认知雷达系统及波形发射方法，解决了现有的互补波形构建方法无法提供足够的、灵活的多普勒容忍性的问题，属于雷达发射技术领域。本发明的波形构建方法包括：根据需求确定输入参数，构建常数向量和常数矩阵；在给定的高阶多普勒频谱零点约束和能量约束下，以最大化接收脉冲权重与给定窗函数的相似度为优化目标，构建约束优化问题；求解，获取发射顺序向量和接收脉冲权重向量，进一步再构造发射脉冲串和接收参考信号，完成互补波形构建。将所述方法利用计算机获得互补波形构建模块，并结合雷达和波形哭组成认知雷达系统，其波形发射方法能够智能地选择发射普通脉冲串和多普勒容忍的互补波形脉冲串，实现目标检测。CN111693983ACN111693983A权利要求书1/3页1.一种互补波形构建方法，其特征在于，所述方法包括：S1、根据需求确定输入参数，根据输入参数构建常数向量和常数矩阵；S2、在给定的高阶多普勒频谱零点约束和能量约束下，以最大化接收脉冲权重与给定窗函数的相似度为优化目标，构建约束优化问题；S3、求解S2构建的约束优化问题，获取发射顺序向量和接收脉冲权重向量；S4、根据S3获取的发射顺序向量和接收脉冲权重向量，构造发射脉冲串和接收参考信号，完成互补波形构建。2.根据权利要求1所述的互补波形构建方法，其特征在于，S3中，约束优化问题为：其中，s表示发送脉冲顺序向量，w表示接收脉冲权重向量，y表示发射顺序-接收权重联合向量，表示待优化变量，为给定的窗函数向量，为S1构建的常数矩阵，M为相参积累的脉冲个数，abs(·)为绝对值函数，sign(·)为符号函数，||·||表示欧式范数。3.根据权利要求2所述的互补波形构建方法，其特征在于，TS1构建的常数向量a＝[a0,…aK]的各个分量为如下关于自变量z的K阶多项式的系数其中，θ1,…,θP分别表示频谱零点位置，K0,K1,…,KP分别表示频谱零点阶数，P表示频谱零点的数量，矩阵A是以为首行、以为首列的M×(M-K)维非对称托普利兹矩阵，矩阵是一个M×(M-K)维半正交矩阵，其列向量组是矩阵A的列向量空间的一个标准正交基；矩阵是一个M×M维对称矩阵，其定义为4.根据权利要求3所述的互补波形构建方法，其特征在于，所述S3包括：S31、将约束优化问题进行等效变换为：对公式二进行半定松弛，得到半定规划问题：2CN111693983A权利要求书2/3页S32、对公式三进行求解，获得最优解矩阵S33、根据S32获得的最优解矩阵得到公式二的最优解或次优解；当矩阵的秩为1时，公式二的最优解是矩阵的特征向量；当矩阵的秩大于1时，利用高斯随机化得到公式二的一个次优解S34、获得发射顺序向量s和接收脉冲权重向量w：根据公式二的最优解或次优解求取其中进而求得5.根据权利要求1所述的互补波形构建方法，其特征在于，所述S4包括：如果sm＝1，则第(m+1)脉冲是x1(t)，如果sm＝-1，则为x2(t)，因此，发射脉冲串为：相应的接收参考信号为其中，x1(t)和x2(t)表示基于给定GP中两个互补序列的相位编码波形，T表示雷达脉冲TT重复周期，s＝[s0,…,sM-1]，w＝[w0,…wM-1]。6.一种互补波形构建模块，其特征在于，所述模块包括存储设备、处理器以及存储在所述存储设备中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至5任一所述方法。7.一种认知雷达系统，包括雷达，其特征在于，还包括波形库和权利要求6所述的互补波形构建模块；所述波形库，同时与雷达的发射机和信号处理模块连接，用于存储雷达波形，发射机根据波形库内的雷达波形发射信号，信号处理模块根据雷达波形进行匹配滤波处理；所述互补波形构建模块，同时与波形库和雷达的数据处理模块连接，用于根据数据处理模块的目标跟踪结果构建多普勒鲁棒的互补波形，并存储在波形库中，供雷达的发射机和信号处理模块使用。8.权利要求6所述的认知雷达系统的波形发射方法，其特征在于，所述方