[发明专利]基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法

权利要求书

1.一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法，其特征是，包括如下步骤：

1)根据先验知识，确立目标频率响应、MIMO雷达发射信号和雷达接收机噪声功率谱，并确定干扰系统的辐射参数与干扰性能MI门限参数；

2)以最小化机载电子干扰系统总发射功率为目标，在满足一定干扰性能的条件下，建立基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计模型；

3)通过拉格朗日乘数法对模型进行求解，在满足干扰性能门限δ_MI的最小干扰总功率的情况下，确定拉格朗日乘子的最优解；

4)将步骤3)得到的最优解代入卡罗需-库恩-塔克条件的必要条件获取分布式MIMO雷达的最佳干扰发射波形，从而形成分布式MIMO雷达干扰波形设计方案；

所述步骤1)具体内容为：

获取分布式MIMO雷达发射信号矩阵S，目标相对于雷达系统的频率响应h，雷达接收机处噪声n作为先验知识；

其中，S＝[S₁,S₂,…,S_N]，N为分布式MIMO雷达发射天线个数，系统中第i部天线的发射信号S_i为M×L维Toeplitz矩阵，M为雷达回波信号长度，L为目标频率响应长度，且有M＝NL；

目标相对于雷达的频率响应h为一个零均值复高斯随机矢量，且满足其中，Ξ_h为目标频率响应协方差矩阵；

雷达接收机处噪声n为一个零均值复高斯随机矢量，且满足其中，Ξ_n为噪声协方差矩阵；

所述步骤2)具体内容为：

根据事先给定的干扰性能MI门限δ_MI，建立基于射频隐身的分布式MIMO雷达最优干扰波形设计数学模型：

式中，I_NL表示NL阶的单位矩阵，S表示雷达发射信号矩阵，上标(·)^H表示矩阵的共轭转置，干扰信号J为一个零均值复高斯随机矢量，且满足其中，Ξ_J为干扰协方差矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法，其特征是，所述步骤2)处理后采用特征值分解，协方差矩阵Ξ_h、Ξ_J、Ξ_n可分别分解如下：式中，U_h、U_J和U_n分别为酉矩阵，对角矩阵，其中，λ_i、和分别为相应对角矩阵的特征值；

经矩阵运算，将数学模型转化为：式中，为雷达发射信号矩阵S的特征值。

3.根据权利要求2所述的一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法，其特征是，所述步骤3)具体包括如下步骤：

31)引入拉格朗日乘子ξ，构建拉格朗日乘子式

32)设计可求解非线性方程最优化的卡罗需-库恩-塔克条件：

33)采用二分法迭代计算确定最优化的卡罗需-库恩-塔克条件下的拉格朗日乘子。

4.根据权利要求3所述的一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法，其特征是，所述步骤32)包括如下内容：

将上式中分别对与ξ求一阶偏导数，并令：

同时满足与非线性最优化求解的KKT必要条件，如下所示：其中，带“*”上标的变量分别表示各参数的最优解。

5.根据权利要求4所述的一种基于射频隐身的分布式MIMO雷达干扰波形设计方法，其特征是，所述步骤33)的具体内容为：

通过求解式(2)，机载电子干扰系统的最优干扰波形可表示为：

ξ^*是一个常数，其大小取决于给定的MI门限：

经二分法迭代计算，将满足式(4)的ξ^*值代入式(3)中，求得使机载电子干扰系统总发射功率最小的一组干扰波形作为最优解，并最终确定系统的干扰总功率。