[发明专利]基于空时联合优化的多输入多输出雷达波形设计方法

摘要

本发明公开了一种多输入多输出雷达波形设计方法，主要解决现有技术不能在保证方向图匹配的同时有效降低方向图旁瓣的问题。其实现方案是：1)根据设计方向图与期望方向图获得在空间优化部分的代价函数；2)将求代价函数最大值的过程转变为求解优化问题；3)获得通过迭代求解优化问题时的迭代起点；4)以迭代起点为初始点进行迭代，得到满足精度要求的空间优化矩阵向量，将该向量进行重组，得到空间优化矩阵；5)利用SQP算法解决时间优化问题，得到时间优化矩阵；6)结合空间优化和时间优化的结果，得到发射波形矩阵。本发明不仅能在保证方向图匹配的同时使得接收信号的自相关旁瓣最小化，而且能保证主瓣的宽度，可用于目标参数的估计。

主权项

1.一种基于空时联合优化的多输入多输出雷达波形设计方法，其特征在于，包括如下：(1)根据设计方向图与期望方向图获得在空间优化部分的代价函数J(s)：其中M是整个辐射区域总的网格点数，s是所要设计的空间优化矩阵的向量，θk是所研究方向，P0(θk)为期望方向图，A(θk)为定义的中间运算，(·)H表示矩阵转置；(2)求代价函数J(s)的最优解用于设计方向图，使所设计方向图与期望方向图最接近，即解决优化问题：其中，Θml是主瓣区域，Θsl是旁瓣区域，θp是旁瓣区域的第p个网格，P是旁瓣区域的网格数，θq是主瓣区域的第q个网格，ρ是待设计的方向图与期望方向图主瓣间的最大距离，c为表示模数的常量，L为每个发射脉冲的采样数，N为发射天线的个数；(3)令其中表示优化问题<1>中s^HA(θ_p)s左边向量的初始值，是引入的随机相位编码信号，c为一个代表模数的常量，j为虚数单位；是给定的随机相位向量，是第i个随机相位，其为0到2π之间的随机数i的取值为1到NL间的整数，L为每个发射脉冲的采样数，N为发射天线的个数，NL为随机相位的总个数，P₀(θ)是期望波形向量；求解式<2>，获得优化问题<1>中s^HA(θ_p)s左边向量的初始值其中(4)以(3)中得到的起点为初始点进行迭代，得到空间优化矩阵S：(4a)令迭代次数itr＝0,初始化迭代步长α和表示与之间距离的量ξ，其中α是一个常量，满足0＜α＜1，表示优化问题<1>中s^HA(θ_p)s左边向量s₁第itr次迭代结果，表示优化问题<1>中s^HA(θ_p)s右边向量s₂第itr次迭代结果；(4b)利用CVX工具箱给出的优化值根据优化值计算(4c)迭代次数itr加1，利用下述公式更新s1的值：(4d)重复步骤(4b)和(4c)，直到满足所要求的精度输出s₂；(4e)对s2进行矩阵重组，得到空间优化矩阵S；(5)对发射波形进行时间优化，得到时间优化矩阵Φ；(6)根据空间优化矩阵S和时间优化矩阵Φ，得到发射波形矩阵