[发明专利]面向临近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法

说明书

本发明属于MIMO雷达技术领域，特别涉及一种面向临近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法，包含：首先，采用OFDM信号作为发射信号，每个天线上发送所有子载波，建立基于OFDM信号的MIMO雷达发射信号模型；其次，采用COD方法设计编码矩阵，实现各天线发射信号之间相互正交，获得空间分集增益；然后，将发射波形的旁瓣抑制问题构造为优化问题，以最小化积分旁瓣电平建立目标函数，并利用BFGS算法进行求解，获取发射波形序列。本发明有效解决MIMO雷达在临近目标分辨中无法兼顾高分辨和低旁瓣的问题；利用FFT实现OFDM信号的调制解调，运算效率高；采用距离旁瓣抑制算法可以根据实际带宽需求的大小进行自适应选择，提高了波形设计方法的灵活性和适应性，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明属于MIMO雷达技术领域，特别涉及一种面向临近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法。

背景技术

随着雷达距离分辨力的不断提高，临近目标的分辨问题已经成为雷达系统的重要研究内容。衡量临近目标分辨能力优劣的主要因素是距离分辨力和距离旁瓣的大小。MIMO雷达的波形分集和空间分集特性在临近目标分辨方面具有极大优势，然后，随着雷达工作环境日益复杂，强杂波、干扰、多路径等因素会使传统波形匹配滤波后产生较高的距离旁瓣，导致了临近目标分辨中弱目标淹没和不同目标主旁瓣混叠的问题。因此，如何设计高分辨、低旁瓣的MIMO雷达发射波形成为了亟待解决的问题。传统方法无法兼顾这两者的效能，不能很好地分辨临近目标。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种面向临近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法，解决现有技术在临近目标分辨领域不能有效兼顾高分辨和低距离旁瓣性能的问题。

按照本发明所提供的设计方案，一种面向临近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法，包含：采用OFDM信号作为发射信号，每个天线上发送所有子载波，建立基于OFDM信号的MIMO雷达发射信号模型；采用COD方法设计编码矩阵，实现各天线发射信号之间相互正交，获得空间分集增益；将发射波形的旁瓣抑制问题构造为优化问题，以最小化积分旁瓣电平建立目标函数，并利用BFGS算法进行求解，获取发射波形序列。

上述的，该MIMO雷达波形设计方法具体步骤如下：

步骤1：构造基于OFDM信号的MIMO雷达发射模型；

步骤2：以单个脉冲信号的积分旁瓣电平构造目标函数，建立优化模型；

步骤3：根据优化模型，判断待优化序列长度N，若N<1500，则采用BFGS算法优化脉冲信号，若N>1500，采用LBFGS算法；

步骤4：若当前序列满足停止条件，重复步骤3，直到所有脉冲均满足停止条件；

步骤5：利用COD构造其他天线上的编码序列，根据得到的编码序列求出发射波形序列。

上述的，步骤1包含如下内容：假设MIMO雷达有M根发射天线，R_X根接收天线，每根天线在一个相干处理间隔CPI内顺次发射Q个脉冲，每个脉冲均包含N个子载波，通过表示第m根天线的第q个脉冲上的OFDM编码序列，其中，通过IFFT变换后该脉冲上对应的OFDM序列为：

，

则每个脉冲上需要优化编码序列S^(q)采用恒模相位编码调制PSM，其中，表示相位参量。

上述的，步骤2包含内容如下：每根天线发射信号的积分旁瓣电平ISL表示为：

，

通过最小化ISL构造优化模型，具体表示为：

其中，

优选的，步骤3中优化脉冲信号，具体包含如下内容：