[发明专利]基于DSP序列的MIMO-OTH雷达波形生成方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于DSP序列的MIMO-OTH雷达波形生成方法。

背景技术

天波超视距（OTH）雷达，是一种具有超远距离目标探测和信息获取的雷达系统，其探测的目标通常是未知的和非协作的，它利用电离层对电磁波的反射、下视传播，实现对目标的检测和参数测量。多输入多输出（MIMO）雷达，一种具有多输入多输出特性的雷达系统，相对于相控阵雷达而言，MIMO雷达各发射天线可以发射任意不同的波形，具有波形分集的好处。

近年来随着MIMO雷达研究的逐步深入，MIMO的优势的也被应用到了雷达系统中。将MIMO体制用于OTH雷达的系统称为MIMO-OTH雷达。MIMO雷达分为分置天线和共置天线两种，前者通过其天线摆放的间隔较大而获得空间复用增益，后者通过发射不同的雷达波形获得波形增益。为了便于在已有的雷达系统上直接采用MIMO的方式，目前关于MIMO-OTH雷达的实现基本是基于共置天线MIMO雷达展开的。

在MIMO-OTH雷达系统中，现采用的波形生成方式主要可分为两种：一种是基本的MIMO正交波形，如跳频信号，线性调频信号等。例如，Frazer等人在MIMO-OTH雷达的实验中使用了时间交错的线性调频连续波（LFMCW），但是这些正交波形都不是针对雷达设计的；另一种是Jeffrey Krolik等人在研究雷达海面目标检测问题时，针对海面目标变化缓慢的特性给出的慢时间MIMO（SLO-MO）信号，其各天线发射信号均由同一个脉冲重复训练得到的脉冲串经相位编码得出。SLO-MO波形可以由一个低耗费的信号发生器得到（相对于任意波形发生器），但它并没有对波形本身做优化。

离散长球（DPS）序列是由一组具有较好时限特性和带限特性的正交序列，其形状和个数由带宽和脉宽决定，且这组序列之间相互独立。假设在一个脉宽为T的脉冲内，以采样频率f_s对信号v(t)采样，得到一个长度为N的离散序列v(n)。如果脉宽N→∞，则信号为一个带限的信号，即序列v(n)的离散时间傅里叶变换V(F)被限制在[-W,W]带宽范围内，其中W≤1/2。而当N为一个有限值时，V(F)并不是严格限制在[-W,W]内的。有研究提出，通过最大化时限和带限内信号的能量，可以得到一组同时满足脉宽为N，带宽为[-W,W]的序列，即同时满足时限和带限的特性，这组序列被称为DPS序列，其中第k(k＝1,2,…,N)个归一化后的DPS序列表示为：v_k(n;N,W),n＝1,2,…,N，这N个DPS序列在时域内和频率内均有相互正交的特性，

Σn=1Nvk(n;N,W)vk′(n;N,W)=1k=k′0k≠k′]]>

且前2NW个DPS序列可构成一组正交基。DPS序列以及其产生原理在通信和雷达上能被广泛应用，有必要提出一种基于DPS序列的MIMO-OTH雷达波生成方法。

发明内容