[发明专利]用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法

说明书

本发明公开的用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法，首先，构建用于脉冲压缩处理的接收信号模型，根据实际情况加入PAR限制条件，引入性能评价准则PSL，构建出优化问题；其次，引入平滑函数使得不等式限制条件转化为易于求导的形式；再次，构造出拉格朗日函数；最后，使用梯度下降法迭代优化窗函数以及发射波形，最终使得算法收敛。本发明用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法，所产生的窗函数以及发射波形能够在雷达接收机使用脉冲压缩算法的情况下，选用实际性能准则PSL，可以使得窗函数与发射波形相互匹配以达到探测探性能的最优情况，可以满足提升分辨率以及抑制干扰信号的要求。

技术领域

本发明属于雷达信号处理方法技术领域，具体涉及一种用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法。

背景技术

雷达的主要功能是通过发射特定的电磁波，经过目标反射并对空域回波进行接收处理，处理提取出接收信号的相关参数从而实现探测目标，并获取目标参数的。探测波形对于雷达发挥其探测性能至关重要，故雷达发射的探测波形的设计便成为发挥雷达性能的关键技术。

发射波形的设计与雷达接收机的处理算法紧密联系，不同的波形在不同的接收机处理算法处理下的性能表现不同。故在设计波形的同时需要考虑到雷达接收机的处理算法，从而可以更好地发挥雷达系统的整体性能。而脉冲压缩作为雷达信号处理领域的关键技术之一，已经得到了广泛地应用。脉冲压缩技术能有效解决距离分辨率与平均功率之间的矛盾，可在增加发射信号的脉宽的同时增加信号带宽，通过对回波进行脉冲压缩，可以实现雷达较高的分辨率与较强的探测性能。

目前，雷达发射机普遍采用线性调频信号作为其发射波形来实现目标的探测。线性调频信号的设计较为简单，并且在雷达接收机为脉冲压缩处理算法的情况下，可以实现测量目标距离的功能，但其性能中等，仅能够满足一般的工程需求。但是由于其脉冲压缩波形主瓣较宽，并且旁瓣较高，在一些要求较高的场合，使用该波形的探测性能并不能达到要求的标准。

为了解决线性调频波形脉冲压缩波形性能指标不佳的问题，可以对时域的波形施加窗函数来提升雷达的探测性能。通过对发射的线性调频波形施加窗函数，例如传统的三角窗、余弦窗、Hamming窗、Hanning窗等，可以在不同程度上压低脉冲压缩输出的旁瓣幅度。但是由于所施加的传统窗函数以及所发射的线性调频波形，是单独设计并相互作用，较为生硬，没有实现最佳匹配的效果，故没有达到输出的最优情况。

因此，给雷达发射的线性调频波形施加传统的窗函数，虽然在一定程度上可以改善雷达系统的探测性能，但是在选用PSL(Peak-Sidelobe-Level)准则的条件下没有最大程度上发挥出已有雷达系统的最佳性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法，解决了在雷达接收机处理器使用脉冲压缩算法的条件下，如何使得所施加的窗函数与发射波形达到最佳匹配效果的问题。

本发明所采用的技术方案是：用于雷达脉冲压缩处理的窗函数波形联合设计方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：假定雷达系统模型，根据雷达发射波形与通过加窗处理之后的波形的脉冲压缩结果构造出雷达脉冲压缩输出波形表达式，并考虑到实际的雷达系统接收机的相关限制，引入相应的限制条件PAR(Peak-To-Average Ratio)，根据性能评价标准PSL，最终构造出待求解的优化问题的数学模型；

步骤2：把在步骤1中得到的数学模型中的不等式约束条件进行平滑拟合为更易于求解的形式；

步骤3：根据步骤1和步骤2所得出的优化问题，构造出相应的拉格朗日函数；

步骤4：使用梯度下降法对问题进行求解，计算拉格朗日函数相对于各个变量的梯度；

步骤5：根据所设定的迭代步长以及步骤4所计算出的梯度值，来更新各个拉格朗日函数中的各个优化变量；