[发明专利]一种杂波环境下稳健的认知雷达发射接收联合设计方法

摘要

该发明公开了一种杂波环境下稳健的认知雷达发射接收联合设计方法，属于信号处理领域，涉及一种杂波环境下稳健的认知雷达发射接收联合设计方法。本发明方法每步迭代中涉及一个MVDR求解问题和多个可用丁克尔巴赫(Dinkelbach)过程高效求解的一维分式规划问题。仿真证实了算法能在短时间内有效改善输出的SINR，实现了相对于SDP算法在效率和效果上的双重突破，从而提高系统的检测性能。

主权项

一种杂波环境下稳健的认知雷达发射接收联合设计方法，其包括如下步骤：步骤1：建立单基地认知雷达系统模型；步骤1.1：建立慢时间观测向量模型，考虑单基地雷达连续发射N个脉冲，且每个脉冲在其相应脉冲重复间隔内匹配滤波然后采样，取当前距离环下的观测向量描述如下：v＝αTs⊙p(fT)+c+nαT是与目标相关的复参数，s＝[s(1),s(2),...,s(N)]T为接收的N个脉冲的码字序列，fT是目标的归一化多普勒频率，是频率导向矢量，c和n分别是杂波干扰项和噪声项；“⊙”表示Hadamard积；将杂波干扰向量建模为若干信号相关杂波块的叠加，L表示每个距离环上的杂波数目，α(k,l)和f(k,l)分别为第k个距离环上第l个杂波的幅度和归一化多普勒频率，其中f(k,l)是一个以为中心均匀分布的随机变量，有：其中ε(k,l)表示f(k,l)的不确定度，为f(k,l)的均值，U(a,b)表示均值为方差为的均匀分布，；步骤1.2：信号相关杂波统计特性分析，设杂波c的均值为0，杂波协方差矩阵为diag(·)表示取向量元素为矩阵对角元素构造对角矩阵，故Σc(s)决定于干扰频率协方差矩阵其中为第k个距离环上第l个杂波的干扰功率，Jk∈CN×N表示转移矩阵，可由不确定度ε(k,l)和均值求得，E[·]表示求期望；步骤2：构造稳健设计优化问题；步骤2.1：计算输出信噪比，设慢时间观测向量v经过滤波器w滤波，则输出信干噪比SINR＝ρ(s,w)为：其中wHΣc(s)w，分别计算出了杂波和噪声滤波输出的功率，为αT的方差，表示噪声功率；步骤2.2：计算杂波协方差矩阵不确定度；由于杂波协方差矩阵Σc(s)依赖于干扰频率协方差矩阵M(k,l)，且杂波频率信息不准确，故M(k,l)存在一定的不确定度，可用二次约束表示为其中||·||2表示2范数；表示M(k,l)的估计值，且δ(k,l)为控制的不确定度；步骤2.3：优化问题表述；恒模约束下，最大化最坏情况下信干噪比的认知雷达发射接收联合设计问题P0描述如：P0maxs,wminM(k,l)k=1,2,...,N;l=1,2,...,Lρ(s,w,M(1,1),...,M(N,L))s.t||M(k,l)-M^(k,l)||2≤δ(k,l),M(k,l)≥0,|si|=1/N,i=1,2,...,Nk=1,2,...,N;l=1,2,...,L,]]>其中|·|表示取模，ρ(s,w,M(1,1),...,M(N,L))表示信干噪比，si表示发射序列的第i个码字，N表示发射序列长度，L表示每个距离环上的杂波数，M(k,l)≥0表示M(k,l)为半正定矩阵；步骤3：求解稳健设计优化问题s和w；步骤3.1：化简优化问题，对问题P0先解其内部优化问题，并基于得到的Mopt(k,l)分别构造最大不确定度下杂波协方差矩阵和信干噪比为和则原问题P0化简为：步骤3.2：采用序列迭代方法求解优化问题，P1是一个NP‑hard问题，通过序列迭代逐渐优化信干噪比值，最终得到一个优质解。