[发明专利]一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法，包括：建立非均匀嵌套MIMO雷达系统模型，根据该模型的回波信号得到该模型的收发联合归一化天线方向图，将该模型的归一化天线方向图表达式经过Possion求和、驻相法、泰勒展开、菲涅尔积分等一系列处理，推导出该模型等效阵列的阵元间隔函数，通过阵元间隔反推出等效阵元的位置并转化为优化问题，通过改进的遗传算法来求解该模型收发阵元所在实际位置。本发明技术方案通过将非均匀嵌套阵和MIMO雷达相结合，使两者的优点都得到展现，得到更好的栅瓣抑制效果，进一步提升雷达性能并大大降低成本。

主权项

1.一种基于非均匀嵌套MIMO雷达的栅瓣抑制方法，其特征在于，所述非均匀嵌套MIMO雷达的发射机为包括M个阵元的线阵，接收机为包括N个阵元的线阵，M和N为正整数，所述方法包括以下步骤：步骤1，建立所述非均匀嵌套MIMO雷达的接收信号模型，所述接收信号模型的收发阵均为线阵，通过对所述接收信号模型进行分析推导得到收发联合归一化方向图；步骤2，对所述联合归一化方向图进行合并，再利用Poisson求和公式对合并后的联合归一化方向图进行级数求和变化；步骤3，根据驻相定理、泰勒二阶展开和菲涅尔积分，将所述级数求和变化的积分项进行近似，得到第l次栅瓣；步骤4，设定所述第l次栅瓣的幅值为一常数，进行等式变换和对应积分得到阵元间隔函数；步骤5，根据所述阵元间隔函数反推出虚拟阵元位置，并将满足栅瓣抑制的布阵方案的求解转换成优化问题来求解收发阵的实际位置；步骤6，使用遗传算法对所述步骤5中的优化问题进行求解；所述步骤6具体包括以下子步骤：(6a)建立初始种群S⁽⁰⁾，所述初始种群S⁽⁰⁾包含G个个体，每个个体为1×P维的基因矩阵，P取决于阵列长度L和最小单位间隔d_min，P＝L/d_min，其中，L＞0，d_min＞0，G和P均为正整数，所述基因矩阵由二进制表示，所述基因矩阵的值由0和1组成，根据总阵元数MN和所述个体的长度P计算初始基因矩阵设置为1概率P_s，P_s＝MN/P，并进行所述初始种群S⁽⁰⁾的初始化，再对迭代次数c以及种群代数t进行初始化，令c＝1，t＝0；(6b)利用适应度函数计算得到计算种群S^(t)中各个体的适应度并记录最大适应度基因矩阵，根据适应度大小，采用轮盘赌选择算法对所述种群S^(t)进行选择，其中，当t＝0时，第t代种群S^(t)为初始种群S⁽⁰⁾；(6c)设置交叉概率P_c，通过所述交叉概率P_c确定是否对第t代种群S^(t)执行交叉操作，若确定执行交叉操作，则对所述第t代种群S^(t)的G个个体随机选择两个基因矩阵进行配对，并从配对的所述基因矩阵中随机选择多个基因作为交叉点，并在所述交叉点对每对配对的个体进行交叉操作；(6d)设置变异概率P_v，根据所述变异概率P_v判断对第一种群中是否存在需要执行变异操作的个体；若存在需要执行交叉操作的个体，则从所述第一种群的每个个体中随机选取预设数目的基因作为变异基因，对于每个所述变异基因，若所述变异基因的原始值为0则变为1，若所述变异基因的原始值为1则变为0，其中，若所述步骤(6c)中未对所述第t代种群进行交叉操作，则所述第一种群为所述第t代种群，否则，所述第一种群为经过交叉操作后的第t代种群；(6e)经过选择、交叉、变异并选取符合条件的个体组成第t+1代种群，使用所述第t代种群中适应度最大的基因矩阵替换第t+1代种群中适应度最小的基因矩阵；若确定经选择、交叉、变异后的个体的适应度大于所述第t代种群中选择两条个体的适应度，则将经选择、交叉、变异后的个体作为第t+1代种群的一个个体，随后判断迭代次数c是否达到预设迭代次数CNT，若迭代次数c未达到预设迭代次数CNT，则令迭代次数c以及种群代数t分别加1，并令第t代种群直至迭代次数c达到所述预设迭代次数CNT；若迭代次数c达到预设迭代次数CNT，则确定第t代种群S^(t)中的最优个体，并利用所述最优个体得到所述非均匀嵌套MIMO雷达收发阵元的位置，进而得到基于所述接收信号模型的栅瓣抑制布阵方式。