MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法.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CN109946655A(43)申请公布日2019.06.28(21)申请号201910201103.7(22)申请日2019.03.18(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)发明人赵永波谢煜晨刘宏伟何学辉水鹏朗(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人田文英王品华(51)Int.Cl.G01S7/282(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法(57)摘要本发明公开一种MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法，其实现步骤为：1.建立多输入多输出MIMO雷达模型；2.初始化线性调频LFM信号频率间隔和初始相位；3.计算每个线性调频LFM发射信号的中心频率；4.计算每个初始线性调频LFM信号的调频斜率；5.生成线性调频LFM信号的矩阵；6.计算线性调频LFM信号矩阵的协方差矩阵；7.计算线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度；8.计算线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度；9.优化线性调频LFM信号波形频率间隔和初始相位；10.获取优化后的线性调频LFM信号波形。本发明设计的波形具有多普勒容忍性好，不向干扰方向辐射功率的优点。CN109946655ACN109946655A权利要求书1/3页1.一种MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法，其特征在于，采用线性调频LFM信号，通过优化线性调频LFM信号之间的频率间隔和初始相位，得到线性调频LFM信号在特定方向形成零陷的置零波形，该方法的具体步骤包括如下：(1)建立多输入多输出MIMO雷达模型：从大于2的正整数中任意选取一个数M，将M个阵元按直线排列，组成多输入多输出MIMO雷达的发射阵列，每个阵元发射一个线性调频LFM信号，雷达发射信号的脉冲宽度为T，所有发射信号的总带宽为B，每个信号的带宽Bs相同；(2)初始化线性调频LFM信号频率间隔和初始相位：(2a)在[0,T]范围内，找出发射能量方向图主瓣3dB等于期望方向图主瓣3dB的线性调频LFM信号频率的间隔值，将该值作为线性调频LFM信号频率间隔初值；(2b)在[Δf0-ε,Δf0+ε]的范围内随机产生P-1个值，分别赋给每个线性调频LFM信号之间的频率间隔，其中，P表示与阵元个数相等的整数，Δf0表示线性调频LFM信号频率间隔初值，ε表示发射信号频率间隔初值在0＜ε＜1/(TM)取值范围内所产生的误差；(2c)在[0,2π]的范围内随机产生Q个值，分别赋给每个线性调频LFM信号初始相位，其中，Q表示与阵元个数相等的整数；(3)利用中心频率计算公式，计算每个线性调频LFM发射信号的中心频率；(4)利用调频斜率计算公式，计算每个初始线性调频LFM信号的调频斜率；(5)生成线性调频LFM信号的矩阵：(5a)利用幅度计算公式，计算每个采样时刻对应的每个线性调频LFM信号的幅度；(5b)将所有线性调频LFM信号的幅度按采样时刻的先后，组成线性调频LFM信号波形；(5c)将所有的线性调频LFM信号波形按行排列，组成W行N列的线性调频LFM信号矩阵，其中，N表示线性调频LFM信号波形的长度，W表示线性调频LFM信号波形的个数，其取值与M相等；(6)计算线性调频LFM信号矩阵的协方差矩阵：将线性调频LFM信号矩阵与其共轭转置操作后的线性调频LFM信号矩阵相乘，得到线性调频LFM信号矩阵的协方差矩阵；(7)利用零陷计算公式，计算线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度；(8)利用最小二乘计算公式，计算雷达发射信号的发射方向图与理想发射方向图的差值；(9)优化线性调频LFM信号波形频率间隔和初始相位：当线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度小于零陷因子时，利用二次序列规划法，多次迭代直到雷达发射信号的发射方向图与理想发射方向图差值最小，将差值最小时的线性调频LFM信号波形的线性调频LFM信号频率间隔和初始相位，作为优化后的线性调频LFM信号波形频率间隔和初始相位，其中，零陷因子的取值范围为[100.1,100.7]；(10)获取优化后的线性调频LFM信号波形：分别利用中心频率计算公式和调频斜率计算公式，计算所有线性调频LFM信号的优化中心频率和调频斜率，再结合优化后的初始相位，组成线性调频LFM信号置零波形。2.根据权利要求1所述的MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法，其特征在于，步骤(3)、步骤(10)中所述的中心频率计算公式如下：2CN109946655A权利要求书2/3页第一步，按照下式，计算中心频率起点：其中，f1在步骤(3)中表示第一个线性调频LFM发射信号的中心频率，在步骤(10)中表示优化后的线性调频LFM信号频率间隔和初相生成的第一