[发明专利]基于俯仰MIMO的低空目标探测宽带雷达系统及阵列优化方法

摘要

本发明公开了基于俯仰向MIMO体制的宽带雷达系统及其阵列优化方法，结合频率相位复合编码合成宽带信号处理技术以及稀疏MIMO阵列信号处理技术，可以实现对低空目标的高效和高精度探测。该系统包括天线分系统、收发组件分系统、射频信道分系统、波形产生分系统、频综分系统、信号处理分系统以及显控终端分系统；波形产生分系统通过数模转换DAC播放板卡产生出六通道中频信号，该中频信号形式采用频率相位复合编码信号；六通道中频信号进入频综分系统，经射频信道分系统和收发组件分系统、天线分系统形成发射波束，收发组件分系统接收目标的回波信号，回波信号经射频信道分系统、频综分系统、信号处理分系统，获得一维距离像和一次点迹。

主权项

1.基于俯仰MIMO的低空目标探测宽带雷达系统，其特征在于，包括天线分系统、收发组件分系统、射频信道分系统、波形产生分系统、频综分系统、信号处理分系统以及显控终端分系统；所述天线分系统采用俯仰向六通道稀疏多输入输出MIMO阵列；所述波形产生分系统通过数模转换DAC播放板卡产生出六通道中频信号，该中频信号形式采用频率相位复合编码信号，即通过频率编码及相位编码，保证各通道中频信号之间的正交性；所述六通道中频信号进入频综分系统；所述频综分系统对六路频率相位复合编码正交信号进行上变频，所述六路频率相位复合编码正交信号上变频后的频率符合收发组件分系统的收发频率，上变频后的信号发送至所述射频信道分系统；所述射频信道分系统将上变频后的信号转换为射频信号发送至所述收发组件分系统；所述收发组件分系统将所述射频信号通过所述天线分系统发射出去，形成发射波束，收发组件分系统同时通过所述天线分系统接收目标的回波信号，并将回波信号通过射频信道分系统发至所述频综分系统；所述频综分系统对回波信号进行下变频，所述回波信号下变频后的频率符合所述信号处理分系统的工作频率，下变频后的回波信号发送至所述信号处理分系统；所述信号处理分系统对回波信号进行处理获得一维距离像和一次点迹；所述信号处理分系统接收显控终端分系统的控制指令，在控制指令的控制下将一维距离像和一次点迹发至显控终端分系统进行显示；其中，六通道稀疏MIMO阵列中采用模拟退火算法完成阵列中各阵元的位置优化，寻优准则是方向图没有栅瓣并且峰值旁瓣电平满足系统要求；包括如下步骤：步骤1、设置阵列坐标边界，给定波束指向的初始值；步骤2、在当前波束指向下利用模拟退火算法，以阵列方向图峰值旁瓣比为优化函数，确定优化的阵元坐标；对所述优化的阵元坐标，引入广义升余弦函数，采用模拟退火方法优化广义升余弦函数的系数，使得利用优化后的广义升余弦函数计算出的当前波束指向的方向图的峰值旁瓣比满足预设的要求，确定优化后的广义升余弦函数；步骤3、判断当前波束指向下所述优化的阵元坐标中，阵元坐标间距是否满足系统要求，不满足则舍弃该阵列坐标位置优化的结果，重新设置波束指向当前值，返回步骤2，否则进入步骤4；步骤4、利用所述优化后的广义升余弦函数计算所有波束指向下的权矢量，并得到对应该波束指向下的方向图，计算方向图峰值旁瓣比，若所有波束指向下对应的方向图峰值旁瓣比均满足预设的要求则以所述优化的阵元坐标作为阵元位置部署结果，否则返回步骤2；以所述阵元位置部署结果对六通道稀疏MIMO阵列进行阵元位置设置。