[发明专利]一种随机跳频微波关联成像波形设计方法

摘要

本发明提供一种随机跳频微波关联成像波形设计方法。技术方案包括以下步骤：第一步：划分网格，对成像平面进行均匀网格划分。初始化迭代参数，生成初始跳频编码矩阵；第二步：推演辐射场，计算每次迭代的随机跳频信号和网格中心对应的参考信号，并形成参考信号矩阵；第三步：求解参考矩阵的条件数；第四步：更新跳频编码矩阵；第五步：如果收敛则结束技术方案，否则返回第二步进行迭代。本发明可不断改善辐射场的随机性，最终达到提高成像性能的目的。

主权项

1.一种随机跳频微波关联成像波形设计方法，其特征在于，包括下述步骤：第一步：划分网格：设雷达阵列包含M个发射阵元，Q为发射子脉冲数；对成像平面进行均匀网格划分，设在方位向和距离向上的网格数分别为K_x、K_y，总的网格数为K＝K_x×K_y，网格大小由成像分辨率决定；各网格中心的位置矢量构成集合初始化，令迭代次数i＝0，T＝1；跳频编码矩阵的每一元素均属于整数集合{0,1,2,L,G‑1}，G为正整数，G‑1表示可供选择的最大跳频码，为第i次优化得到的第m个阵元发射的第q个子脉冲的跳频码；随机生成矩阵C⁰作为初始跳频编码矩阵；第二步：推演辐射场令迭代次数i＝i+1；利用下式计算第i次迭代第m个阵元在t时刻发射的随机跳频信号其中u()是幅度为1的门函数，Δt为发射子脉冲的持续时间，fc为载频，Δf为最小子脉冲频率间隔；利用公式二计算第i次迭代第k个网格中心对应的参考信号和分别为第m个发射阵元和接收阵元的位置矢量，表示矢量和矢量之间的欧氏距离，表示矢量和矢量之间的欧氏距离，c为电磁波的传播速度；根据时间采样点对参考信号进行采样，获得参考信号的离散序列并形成参考信号矩阵即第三步：求解参考矩阵的条件数对参考信号矩阵ψi进行奇异值分解并将得到的非零奇异值按照从大到小的顺序排列：根据公式六计算参考信号矩阵ψi的第i次迭代的条件数cond(ψi)：第四步：更新跳频编码矩阵利用公式七计算第i次迭代的目标函数ΔFi：ΔFi＝cond(ψi)‑cond(ψi‑1)            (公式七)如果ΔFⁱ<0或则更新跳频编码矩阵Cⁱ＝C^i‑1，κ是一个在[0,1]范围内均匀分布的随机数；第五步：判断收敛如果连续I次迭代都没有更新跳频编码矩阵，则迭代结束，输出最终得到的跳频编码矩阵，I根据实际情况确定；利用跳频编码矩阵Ci对发射信号进行编码，即可实现对发射波形的设计；否则对当前的跳频编码矩阵Cⁱ进行扰动，扰动规则为：从跳频编码矩阵Cⁱ中任意选取一个矩阵元素从集合{0,1,L,G‑1}中删除掉当前取值为跳频码值的元素，然后从剩余的元素中随机选择一个元素作为的取值，同时令T＝αT，α∈(0,1)；然后转入第二步，进入下一次迭代。