[发明专利]基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法

权利要求书

1.一种基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法，其特征在于，包括：

S1：根据雷达相控阵前端阵面，按照不同方位角与俯仰角测量阵面在不同方向的雷达接收增益，获取不同阵元接收天线方向图；

S2：初始化数字和波束生成系数，设计不同搜索步长、确定不同搜索方向的基向量，初始化收敛条件；

S3：由和波束分布特征确定和波束生成系数目标函数；

S4：求解和波束生成系数对应目标函数值，判断目标函数是否达到收敛条件，若未达到，按照基向量确定方向，以步长为步进获得下一个和波束生成系数，求解对应目标函数，若达到收敛条件，结束搜索，输出当前和波束生成系数；

S5：根据步骤S2确定的不同步长与基向量多次进行步骤S4的操作，获得不同和波束生成系数与对应目标函数值，选取使目标函数值达到最小的和波束生成系数作为最终结果进行输出；

所述根据雷达相控阵前端阵面，按照不同方位角与俯仰角测量阵面在不同方向的雷达接收增益，获取不同阵元接收天线方向图包括：

按照雷达相控阵前端阵面的方位角范围以角度步长为步进得到方位角测量集合按照雷达相控阵前端阵面的俯仰角范围[θ_max，θ_min]，以角度步长Δθ为步进得到俯仰角测量集合θ；

得到角度集合测量角度集合内各个角度坐标的相控阵前端各接收阵元回波功率m×n为相控阵前端阵面的面阵维度；

所述初始化数字和波束生成系数，设计不同搜索步长、确定不同搜索方向的基向量，初始化收敛条件包括：

初始化数字和波束生成系数其中0表示初始时刻；

初始化搜索步长λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_k]，设计多个不同搜索步长，选用多个搜索步长对比优化结果；

确定不同方向的搜索基向量V＝[v₁,v₂,...,v_k]，与搜索步长协同决定不同时刻的搜索坐标；

初始化收敛条件，搜索条件用于判断收敛结果是否达到设定指标，收敛条件为：给定搜索门限δ，当目标函数值小于搜索门限时，判定为搜索结束，返回最优值结果；

所述由和波束分布特征确定和波束生成系数目标函数包括：

由相控阵前端各接收阵元回波功率与数字和波束生成系数结合下式计算初始和波束：

由和波束主瓣峰值功率确定对应目标函数式中，f₁(w)为和波束主瓣峰值功率确定对应目标函数，P_peak为峰值功率，峰值功率所在的位置L_peak为峰值功率P_peak所在的位置；

由主瓣峰值功率所在位置L_peak与主瓣宽度确定对应目标函数

P_peak-f₂(w)≤Δg_mw，式中,Δg_mw为主瓣增益衰减值，A_mw为主瓣宽度；

由第一副瓣峰值与主瓣的夹角，副瓣宽度，获得对应目标函数

式中，Δg_sw为主副瓣比，为第一副瓣峰值与主瓣夹角，A_sw为副瓣宽度；

获得最终目标函数f(w)＝k₁f₁(w)+k₂f₂(w)+k₃f₃(w)，式中，k₁,k₂,k₃表示各个目标函数的权系数。

2.根据权利要求1所述的基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法，其特征在于，所述求解和波束生成系数对应目标函数值，判断目标函数是否达到收敛条件，若未达到，按照基向量确定方向，以步长为步进获得下一个和波束生成系数，求解对应目标函数，若达到收敛条件，结束搜索，将当前和波束生成系数包括：

由数字和波束生成系数及目标函数获得初始目标函数值

判断目标函数值是否小于搜索终止门限δ；

若小于，输出最优数字和波束生成系数

否则，由搜索基向量与搜索步长计算确定下一个生成权系数；

直至相应目标函数满足搜索终止条件，输出对应权系数w_1opt。

3.根据权利要求2所述的基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法，其特征在于，所述根据步骤S2确定的不同步长与基向量多次进行步骤S4的操作，获得不同和波束生成系数与对应目标函数值，选取使目标函数值达到最小的和波束生成系数作为最终结果进行输出包括：

选用不同迭代步长获得对应权系数[w_2opt,w_3opt,...,w_kopt]；

找出最优权系数集w_opt中使目标函数达到最小的最优权系数w_opt作为最终的输出结果；

得到的最优权系数计算得到和波束天线方向图。