[发明专利]宽带认知被动雷达架构下的学习-感知-决策-响应方法

说明书

本发明涉及被动雷达领域，为实现基于软件无线电思想的宽带认知被动雷达系统架构，其具有环境感知能力、大带宽的采样能力、高性能的数字信号处理能力和动态调整接收机参数能力，本发明宽带认知被动雷达架构下的学习‑感知‑决策‑响应方法，一.建立信号模型，包含非正交发射信号、衰落信道、直达波和目标回波接收信号；二.将模糊函数、克拉美罗Cramer‑Rao界和检测性能统一到广义的检测理论框架下；三.基于评价体系给出的性能界评价结果；四.利用移动通信照射源自身的特点提高直达波通道和目标回波通道的信号质量。本发明主要应用于被动雷达系统设计制造。

技术领域

本发明涉及被动雷达领域，基于软件无线电思想的宽带认知被动雷达系统架构，其具有环境感知能力、大带宽的采样能力、高性能的数字信号处理能力和动态调整接收机参数能力。

背景技术

伦敦大学学院的Huge Griffiths教授等多位雷达领域知名教授联合在Proceeding of the IEEE中撰文指出，未来的雷达系统设计必须从提高频谱资源利用率的角度出发，被动雷达、波形分集、仿生设计和认知方法是解决频谱拥堵的有效方法。

被动雷达(又称无源雷达、外辐射源雷达)自身不发射电磁波，而是利用外辐射源进行目标探测和跟踪，具有较好的隐蔽性、“四抗”(抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身)能力、无电磁污染、无探测盲区、便携和低成本等优势。无人机可承载便携的接收机，使得双/多基地的布置更加灵活，且可借助GPS解决同步和定位问题，这都为被动雷达带来机遇。但被动雷达波形不受控制、信道传播环境复杂等问题给研究带来挑战。

认知或知识辅助能带来雷达系统性能的提升。Simon Hykin首次将认知无线电的概念引入雷达，所提出的认知雷达具有连续感知环境、快速调整系统参数和快速数字信号处理的能力，并给出了动态闭环反馈认知雷达的系统框架。通过建立测量噪声协方差矩阵与波形矢量的关系，实现波形选择与优化，提高系统性能。Guerci提出的全自适应知识辅助雷达，具有环境信息数据库和推理能力，可以自适应地对发射和接收做出恰当的决策。通过建立环境动态数据库，利用杂波统计量的空时数据样本提高空时自适应系统性能。但同时指出实现稳健而全面的认知雷达实物还有一定的距离。认知雷达和知识辅助雷达的研究国内外刚刚兴起，有很多亟待解决的问题。Hykin提出的认知雷达和Guerci提出的知识辅助雷达架构都需要发射机自适应，对于被动雷达系统并不适用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于“学习-感知-决策-响应”方法的宽带认知被动雷达架构。本发明采用的技术方案是，宽带认知被动雷达架构下的学习-感知-决策-响应方法，

一.建立信号模型，包含非正交发射信号、衰落信道、直达波和目标回波接收信号，为评价体系构建提供检测统计量信息，基于接收信号模型构建广义的评价体系；

二.将模糊函数、克拉美罗Cramer-Rao界和检测性能统一到广义的检测理论框架下，并对该评价体系的具体内容进行学习，实现对波形、信道、目标和几何构型的完备描述，对照射源做出综合评价；

三.基于评价体系给出的性能界评价结果，以及直达波与目标回波信号之间的互信息量，构建联合优化函数，实现波形选择、几何构型、非协作干扰抑制等多自由度的波形优化，此外，基于信号模型得到互信息量，与检测性能界联合进行波形优化；

四.在实现波形优化的基础上，针对移动通信照射源信号采用直达波参考重构的方法提升直达波通道的信号质量，采用非正交多载波信号提高杂波干扰抑制效果，采用存在互耦情况下的阵列校正技术提高角度估计精度，利用移动通信照射源自身的特点提高直达波通道和目标回波通道的信号质量。

步骤二具体为：