[发明专利]适用于任意信号波形的雷达脉冲压缩滤波器优化设计方法

摘要

本发明公开了一种适用于任意信号波形的雷达脉冲压缩滤波器优化设计方法，主要解决具有主瓣宽度、处理增益损失及旁瓣电平约束条件下的脉冲压缩滤波器优化设计问题。其实现过程首先针对雷达发射信号波形及滤波器长度设计新的信号向量，并基于此构造信号矩阵，同时根据脉冲压缩主瓣宽度对信号矩阵进行调整，其次结合脉冲压缩处理允许的最大处理增益损失，形成约束优化方程，最后通过凸优化工具求解得到约束条件下的最优滤波器系数。本发明方法在给定脉冲压缩滤波器长度、主瓣宽度及处理增益损失的条件下可以获得最优的旁瓣电平，同时具有与信号形式无关的优点，适用于线性调频、相位编码及频率编码等信号的脉冲压缩滤波器设计。

主权项

适用于任意信号波形的雷达脉冲压缩滤波器优化设计方法，其特征在于：其具体实现步骤如下：第一步：对雷达发射基带信号以一定的采样频率fs进行采样得到一组复数字信号，对该数字信号进行归一化处理，获得归一化的雷达发射数字信号{xk}；第二步：根据脉冲压缩滤波器的阶数M，在{xk}的两边对称添0后得到长度为M的信号向量s，并构造信号矩阵X， X = s 0 · · · s M - 2 s M - 1 0 · · · 0 0 · · · s M - 3 s M - 2 s M - 1 · · · 0 · · · · · · · · · 0 · · · 0 s 0 s 1 · · · s M - 1 M × ( 2 M - 1 ) - - - ( 1 ) 第三步：根据脉冲压缩输出信号主瓣宽度及发射信号采样频率确定主瓣内的采样点数n，基于第二步构造的信号矩阵X删除中间的n列，得到矩阵A， A = s 0 · · · s M - 2 0 · · · 0 0 · · · s M - 3 s M - 1 · · · 0 · · · · · · 0 · · · 0 s 1 · · · s M - 1 M × ( 2 M - 1 - n ) - - - ( 2 ) 第四步：根据脉冲压缩允许的最大处理增益损失ε分贝，构造增益处理损失约束不等式||w||≤10(ε/20)，并令δ＝10(ε/20)；第五步：产生维数与矩阵A相同小功率标准正态分布的复随机噪声矩阵N，由第三步产生的信号矩阵A加上复随机噪声矩阵N得到矩阵B；在给定脉冲压缩滤波器长度、主瓣展宽及处理增益损失约束条件下，采用凸优化工具CVX分别求解约束优化方程（3）及（4） min w | | B H w | | ∞ Subject to sHw＝1，||w||≤δ   (3) min w | | B H w | | 2 Subject to sHw＝1，||w||≤δ   (4)得到具有最优峰值旁瓣电平和最优积分旁瓣电平的滤波器系数；其中优化方程（3）及（4）表示在约束脉冲压缩输出峰值恒定及最大处理增益损失不超过设定上限的条件下分别求解具有最小的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平的脉冲压缩滤波器系数。