[发明专利]一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法，包括：建立非均匀嵌套MIMO雷达系统模型，根据该模型的回波信号得到该模型的收发联合归一化天线方向图，将该模型的归一化天线方向图表达式经过Possion求和、驻相法、泰勒展开、菲涅尔积分等一系列处理，推导出该模型等效阵列的阵元间隔函数，通过阵元间隔反推出等效阵元的位置并转化为优化问题，通过改进的遗传算法来求解该模型收发阵元所在实际位置。本发明技术方案通过将非均匀嵌套阵和MIMO雷达相结合，使两者的优点都得到展现，得到更好的栅瓣抑制效果，进一步提升雷达性能并大大降低成本。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法。

背景技术

随着隐身、高速目标等的出现，要求雷达方向图具备更窄的波束，同时不能产生栅瓣，也不能有高的旁瓣。为了达到要求同时考虑成本问题，可使用较少的阵元在尽可能大的孔径内进行布置，这样能在保证波束足够窄的同时还能降低成本。

对于常规的均匀阵列来说，阵元之间的间隔大于波长的一半时，天线的接收方向图就会出现伪峰，即栅瓣。为了控制成本且不产生栅瓣，等间距布阵并不是一个好的选择。如果将阵元位置打乱，即使用非均匀布阵，可以有效避免伪峰的产生，达到抑制栅瓣的目的。

但是能够获得的增益会大大降低，如果布阵不合理，还会导致高的旁瓣电平。所以使用较少的阵元数达到要求的角度分辨率的同时还能不产生栅瓣或者高的旁瓣是一个重要的研究方向。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法，所述非均匀嵌套MIMO雷达的发射机为包括M个阵元的线阵，接收机为包括N个阵元的线阵，M和N为正整数，所述方法包括以下步骤：

步骤1，建立所述非均匀嵌套MIMO雷达的接收信号模型，所述接收信号模型的收发阵均为线阵，通过对所述接收信号模型进行分析推导得到收发联合归一化方向图；

步骤2，对所述联合归一化方向图进行合并，再利用Poisson求和公式对合并后的联合归一化方向图进行级数求和变化；

步骤3，根据驻相定理、泰勒二阶展开和菲涅尔积分，将所述级数求和变化的积分项进行近似，得到第l次栅瓣；

步骤4，设定所述第l次栅瓣的幅值为一常数，进行等式变换和对应积分得到阵元间隔函数；

步骤5，根据所述阵元间隔函数反推出虚拟阵元位置，并将满足栅瓣抑制的布阵方案的求解转换成优化问题来求解收发阵的实际位置；

步骤6，使用遗传算法对所述步骤5中的优化问题进行求解；

所述步骤6具体包括以下子步骤：

(6a)建立初始种群S⁽⁰⁾，所述初始种群S⁽⁰⁾包含G个个体，每个个体为1×P维的基因矩阵，P取决于阵列长度L和最小单位间隔d_min，P＝L/d_min，其中，L＞0，d_min＞0，G和P均为正整数，所述基因矩阵由二进制表示，所述基因矩阵的值由0和1组成，根据总阵元数MN和所述个体的长度P计算初始基因矩阵设置为1概率P_s，P_s＝MN/P，并进行所述初始种群S⁽⁰⁾的初始化，再对迭代次数c以及种群代数t进行初始化，令c＝1，t＝0；

(6b)利用适应度函数计算得到计算种群S^(t)中各个体的适应度并记录最大适应度基因矩阵，根据适应度大小，采用轮盘赌选择算法对所述种群S^(t)进行选择，其中，当t＝0时，第t代种群S^(t)为初始种群S(0)；