[发明专利]一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达发射信号优化设计方法

权利要求书

1.一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达发射信号优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取目标相对于雷达系统的反射矩阵H，环境杂波相对于雷达系统的反射矩阵C，雷达接收机处有色噪声矩阵N；

(2)建立基于射频隐身的分布式MIMO雷达信号优化设计模型；具体为：

(21)确定分布式MIMO雷达的辐射参数与目标跟踪性能MI门限γ_MI；

依据射频隐身性能的需求，假定雷达信号长度为K，且满足K≥M，K≥N，其中，M为发射天线个数，N为接收天线个数，雷达接收机处有色噪声功率为σ_n,i，根据给定MI计算得到目标跟踪性能MI 门限γ_MI；

(22)根据目标跟踪性能MI门限γ_MI，建立基于射频隐身的分布式MIMO雷达最优发射信号优化设计数学模型，如式(1)所示：

式中，(·)^H表示矩阵的共轭转置，为分布式MIMO雷达发射信号矩阵，第i部天线的发射信号s_i为K×1维矢量，R_H为目标反射协方差矩阵，R_C为环境杂波协方差矩阵，R_N为有色噪声协方差矩阵；

根据行列式性质，上式可进一步化简为：

式中，I_K为单位对角矩阵；

(23)对步骤(22)中的数学模型进行转化

采用特征值分解，协方差矩阵R_H、R_C、R_N分别分解如下：

式中，U_H、U_C和U_N分别为酉矩阵，对角矩阵Λ_H＝diag[σ_h,1,…,σ_h,M]，Λ_C＝diag[σ_c,1,…,σ_c,M]，Λ_N＝diag[σ_n,1,…,σ_n,M]，其中，σ_h,i、σ_c,i和雷达接收机处有色噪声功率σ_n,i分别为相应对角矩阵的特征值；

经矩阵运算，可将步骤(22)中的数学模型转化为：

式中，为雷达发射信号矩阵S的特征值；

(3)确定最优拉格朗日乘子将代入KKT必要条件获取分布式MIMO雷达的最优发射信号其中KKT必要条件指卡罗需-库恩-塔克必要条件；

(4)得到具有射频隐身性能的分布式MIMO雷达发射信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达发射信号优化设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中设分布式MIMO雷达具有M个发射天线和N个接收天线，分布式MIMO雷达发射信号矩阵为其中，第i部天线的发射信号s_i为K×1维矢量，K为雷达发射信号长度，且满足K≥M，K≥N，目标相对于雷达系统的反射矩阵服从零均值复高斯随机分布，且满足其中，R_H为目标反射协方差矩阵；环境杂波相对于雷达系统的反射矩阵服从零均值复高斯随机矢量分布，且满足其中，R_C为环境杂波协方差矩阵；雷达接收机处有色噪声服从零均值复高斯随机分布，且满足其中，R_N为有色噪声协方差矩阵；由于分布式MIMO雷达中各雷达接收天线之间间距较大，H、C和N矩阵各列之间相互独立，且S、N与H、C无关。