[发明专利]一种雷达高稳健低旁瓣波形设计方法

说明书

一种雷达高稳健低旁瓣波形设计方法，属于雷达通信技术领域，用以解决现有的雷达波形设计方法稳定性不高、抗截获性差、抑制自相关距离旁瓣性能差的问题。本发明的技术要点包括：采用粒子分布式投影思想，将混沌波形初始化、波形指标评价值、重采样思路融入到恒模波形序列迭代优化中，设计满足工程需求的恒模相位编码波形。相比现有的波形设计方法，避免了非凸局部区域停滞效应对波形设计的影响，对特定区间距离旁瓣干扰抑制有更强的能力。应用本发明方法，波形设计稳健性更强、抗截获性能更好、具有更低的相关旁瓣，可使常规雷达、MIMO雷达、认知雷达等具有更好的检测性能。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体涉及一种雷达高稳健低旁瓣波形设计方法。

背景技术

近年来，无人机作战在中东、中亚地区冲突中展现出巨大的作战优势。陆基雷达波形捷变水平成为提高雷达作战性能及战场生存力的重要手段。信号截获、转发式干扰、遮蔽性干扰是目前雷达电子对抗领域最为常见的形式。为充分利用发射机功率、最大化雷达探测距离，波形恒模成为实际工程必备条件。但传统雷达受限于发射信号形式，抗截获性能差、抑制遮蔽干扰能力有限。城市作战中灯塔、高层建筑物等强散射体距离旁瓣常常影响“低小慢”无人机目标探测，同时敌对无人机往往具备信号截获能力。因此，雷达波形抗截获、低旁瓣、恒模特性成为客观所需。

针对低旁瓣波形设计问题，当前研究中较为典型的解决方案有循环算法族(如CAN算法，见文献[1])、交替投影算法(如ISAA算法，见文献[2])、主优化算法(如MM算法，见文献[3])、梯度下降类算法(如PGD算法，见文献[4])等。工程中因波形恒模约束使得该数学建模与优化问题非凸，波形设计稳健性至关重要，上述迭代算法共性问题为算法初始化导致非凸问题求解稳定性较差，难以满足工程实践。近年来流行的松弛交替投影算法(如RSAP算法，见文献[5]；如专利号为ZL 201510346063.7、名称为一种多输入多输出雷达波形设计方法的中国专利文献)，依托松弛优化机制在一定程度上缓解了非凸优化停滞问题，但同样存在因初始点选取而陷入局部区域，影响旁瓣抑制效果。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种雷达高稳健低旁瓣波形设计方法，用以解决现有的雷达恒模波形设计方法稳定性不高、抗截获性能差、抑制距离旁瓣性能差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种雷达高稳健低旁瓣波形设计方法，包括以下步骤：

步骤一、构造低截获恒模相位编码波形集合；

步骤二、构造波形优化目标函数；

步骤三、利用粒子分布式投影思想求解波形优化目标函数，具体包括以下步骤：

步骤三一、构造波形序列迭代投影机制，利用前后时刻所存储的波形序列，实现波形迭代投影，获得迭代投影后的低截获恒模相位编码波形集合；

步骤三二、构造波形序列指标评价函数，根据自相关旁瓣干扰区间内旁瓣抑制均值计算公式对迭代投影后的低截获恒模相位编码波形集合中的所有波形序列进行计算，获得对应的指标评价值；并筛选出旁瓣抑制均值最小的波形序列作为最优波形序列；

步骤三三、构造粒子重采样机制，根据指标评价值，利用重采样方法对迭代投影后的低截获恒模相位编码波形集合中的波形序列进行抽取，获取新的低截获恒模相位编码波形集合；

步骤三四、循环迭代执行步骤三一—步骤三三，当相邻两次迭代产生的最优波形序列的旁瓣抑制均值的差值小于预设误差或迭代次数大于预设总数，则停止迭代并输出最小旁瓣抑制均值所对应的最优波形序列。

进一步地，步骤一中所述低截获恒模相位编码波形集合构造如下：

波形集合中有M个波形序列，且每个波形序列的相位编码单元长度为N，则低截获恒模相位编码波形集合表示为：