[发明专利]基于LFM基波束的MIMO雷达部分相关波形设计方法

说明书

技术领域

本发明属于MIMO雷达技术领域，具体的说是一种部分相关波形设计方法，可用于MIMO雷达发射能量的合理配置。

背景技术

多输入多输出MIMO雷达是一种具有多个发射和接收天线的新体制雷达，各发射天线可以灵活地发射不同的波形，具有波形分集的优势。根据波形间的相关性，发射波形可以分为正交波形和部分相关波形两类。对于正交波形，各波形相互正交，发射能量在整个空间区域内均匀分布。对于部分相关波形，各波形具有一定的相关性，通过设计满足期望方向图的部分相关波形，可以使发射能量集中在特定的空间区域，从而提高电磁能量的利用率，解决雷达系统空间能量的合理配置问题。对于MIMO雷达部分相关波形的设计，现有的方法有：

杨金柱在“MIMO雷达波形设计及信号处理工程实现研究，西安电子科技大学，2014”硕士学位论文中，提出了一种基于线性调频LFM信号的部分相关波形设计方法。该方法是基于线性调频LFM信号进行波形设计的，因此具有较强的多普勒容忍性，但是其发射方向图的旁瓣较高，而且主瓣能量有一定的损失，不能较好地逼近期望方向图。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的缺陷，提出基于LFM基波束的MIMO雷达部分相关波形设计方法，以减小旁瓣和主瓣能量的损失，实现发射方向图对期望方向图的较好逼近，并保证波形具有较强的多普勒容忍性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用基波束算法得到构成期望方向图的基波束及线性调频LFM信号组的时宽，构造各线性调频LFM信号组，进而合成发射波形，其实现步骤包括如下：

1)设定波形个数、波形带宽、波形时宽及期望方向图，由基波束算法得到I个基波束b_i(θ)和I个线性调频信号组的时宽T_i，i＝1,2,…,I，θ为空域角度；

2)根据基波束b_i(θ)和线性调频信号组的时宽T_i，构造线性调频信号组s_i：

2a)在0～1/T_i内搜索得到能使线性调频信号组s_i的发射方向图主瓣宽度等于b_i(θ)的波束宽度的频率间隔Δf_i；

2b)通过优化得到能使线性调频信号组s_i的发射方向图主瓣中心等于b_i(θ)的波束指向的初相矢量Φ_i；

2c)利用上述频率间隔Δf_i及初相矢量Φ_i计算线性调频信号组s_i；

3)利用构造的I个线性调频信号组合成发射波形。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明构造发射方向图接近基波束的线性调频LFM信号组，并用线性调频LFM信号组合成发射波形，是一种基于线性调频LFM基波束的部分相关波形设计方法，利用发射方向图由线性调频LFM基波束构成的特点，实现了发射方向图对期望方向图的良好逼近，而且采用线性调频LFM信号保证了波形具有较强的多普勒容忍性。

理论分析和仿真结果表明，本发明与现有技术相比，所设计波形的发射方向图能够更好地逼近期望方向图，而且保证了波形具有较强的多普勒容忍性。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；

图2是用本发明方法与现有方法所设计波形的发射方向图对比图；

图3是用本发明方法与现有方法所设计波形的多普勒容忍性对比图。

具体实施方式

参照图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1，获得基波束及线性调频信号组的时宽。

设定波形个数、波形带宽、波形时宽及期望方向图，由基波束算法得到I个基波束b_i(θ)和I个基信号采样点数Num_i，由基信号采样点数Num_i和波形时宽T计算出I个线性调频信号组的时宽i＝1,2,…,I，θ为空域角度。

步骤2，利用基波束和线性调频信号组的时宽，构造线性调频信号组：

2a)在0～1/T_i内搜索得到能使线性调频信号组s_i的发射方向图主瓣宽度等于b_i(θ)的波束宽度的频率间隔Δf_i；