[发明专利]一种MIMO雷达恒模波形和接收机的联合设计方法

权利要求书

1.一种MIMO雷达恒模波形和接收机的联合设计方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一、集中式窄带MIMO雷达系统由N_T个发射天线和N_R个接收天线组成，每一部发射机对应一路发射天线，每个发射机独立地通过全方位发射的方式发射波形，将N_T个天线发射的波形记为s(n)，n＝1,2,...,N，N为每一路波形采样后的长度，到达位于方位角θ处的目标的信号为：

a_t(θ)^Ts(n) (1)

其中a_t(θ)为发射阵列导向矢量；

假设目标的潜在区域中共有K+1个散射点，其中方位角θ₀方向的一个散射点为目标，方位角θ_k方向的散射点为干扰，其中k＝1,2,...,K，且θ₀≠θ_k，则雷达接收机中的信号为所有散射点回波之和，即

其中，x(n)是雷达接收机接收的信号，α₀和α_k分别为方位角θ₀方向的目标的幅度和第k个干扰源的幅度，为接收阵列的导向矢量，为发射阵列导向矢量，d为两天线之间的距离，λ是波长，v(n)为高斯噪声，服从均值为0，方差为

令x＝[x(1)^T,...,x(N)^T]^T，s＝[s(1)^T,...,s(N)^T]^T，v＝[v(1)^T,...,v(N)^T]^T，则式(2)写为：

其中

步骤二、采用最大化系统输出SINR作为雷达波形设计的准则，将接收机采用的权值记作ω，则经过接收机处理后的雷达信号输出r为：

其中，H为共轭转置；

故系统输出信噪比模型为：

其中，为信噪比，为干扰和噪声之比，E代表期望值，为方差；

由于SINR同时依赖于接收机权值ω以及发射波形s，故为了使SINR最大，联合优化发射波形和接收机权值，故优化问题为：

将式(6)改写为如下形式：

步骤三、将复数形式的优化问题转化为实值形式的优化问题，因为|ω^HA(θ_m)s|²＝|s^HA^H(θ_m)ω|²，m＝0,1,...,K，将公式(7)中的复数实数化等价为：

其中，e_i＝[0,0,...,1,0,0...]^T，和分别为ω的实部和虚部，基于式(8)，构造增广拉格朗日函数1和增广拉格朗日函数2分别为：

其中，λ_i,i＝1,...,N_TN为拉格朗日乘子，C₀是增广拉格朗日常数项，C₀大于0；

步骤四、拉格朗日规划神经网络中的变量神经元和拉格朗日乘子λ_i的暂态行为描述为：

根据式(11)、(12)、(13)更新求解和λ_i，步骤如下：

式(8)的求解过程为使用公式(14)、(15)和(16)循环迭代更新求解，直至公式(14)、(15)和(16)前后两次迭代值的差值小于10^-8，则停止循环迭代。