[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

说明书

本发明公开了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，包括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；建立基于射频隐身的分布式MIMO雷达信号优化设计模型；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得到具有射频隐身性能的分布式MIMO雷达发射信号。本发明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，从实际应用出发，降低了分布式MIMO雷达系统的总发射功率，提升其射频隐身性能。

技术领域

本发明涉及雷达信号优化设计技术，特别是涉及一种基于射频隐身的分布式多输入 多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达发射信号优化设计方法。

背景技术

分布式MIMO雷达系统是一种新兴的有源探测技术，近年来引起了国内外众多学者和科研机构的浓厚兴趣。分布式MIMO雷达系统中各阵元间距较大，可从不同角度 观测到目标，获取较大的空间分集增益，能有效降低目标雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)闪烁对系统检测性能、跟踪性能等带来的影响，具有更高的空间分辨率、 更好的目标检测性能和更加灵活的资源管理设计等优势。

通常，受雷达工作环境的影响，雷达回波信号中含有杂波、噪声和其他各种干扰信号，且对应的杂波、噪声和干扰信号是随机分布的。因此，分布式MIMO雷达系统发 射信号设计所研究的重点是如何处理信号、杂波与噪声(干扰)，从而使得雷达系统性 能最佳。

事实上，分布式MIMO雷达发射信号设计不仅受系统条件的约束，同时需要在信 号设计准则下进行。系统的约束条件是由现代信号处理技术和硬件条件限制的，如能量 限制、带宽限制、时宽限制和恒模限制等；而发射信号设计准则与雷达的任务、工作环 境等诸多因素密切相关，对于目标检测，通常以信干噪比(Signal to Interference plus NoiseRatio，SINR)、检测概率、检测时间、信号与杂波的相关性等为设计准则；对于目标跟 踪，多是以跟踪误差、雷达接收回波与目标之间的互信息(Mutual Information，MI)为 设计准则；对于目标识别，通常以目标类别间的距离测度、目标与回波间的MI、目标 冲激响应的估计误差为设计准则。因此，分布式MIMO雷达发射信号设计过程如下： 建立发射信号设计准则，并在该准则下产生最优波形，同时在设计过程中，还需考虑计 算量以保证系统实时性要求。

然而，随着无源探测技术的不断革新，无源探测系统的探测和定位能力不断增强，现代战场中的分布式MIMO雷达还需要具备射频隐身能力。射频隐身技术通过控制有 源辐射系统的辐射能量、波形参数等方法，可显著降低有源辐射系统被敌方无源探测系 统截获、发现、分选、识别，以及被反辐射导弹攻击的概率，从而提高其自身及其搭载 平台的战场生存力和突防能力。上述方法虽然提出了杂波、噪声和干扰条件下雷达发射 信号优化设计的思想，但这些方法主要以最大化雷达目标检测性能和跟踪性能为目标， 均未考虑分布式MIMO雷达系统下基于射频隐身的发射信号优化设计。因此，需要研 究基于射频隐身的分布式MIMO雷达发射信号优化设计问题。

发明内容

发明目的：针对实际应用中环境杂波与有色噪声同时存在的情况，提出了一种降低 了分布式MIMO雷达系统的总发射功率，提升其射频隐身性能的基于射频隐身的分布 式MIMO雷达发射信号优化设计方法。

技术方案：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，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；

(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

(4)得到具有射频隐身性能的分布式MIMO雷达发射信号。