[发明专利]MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法

说明书

本发明公开一种MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法，其实现步骤为：1.建立多输入多输出MIMO雷达模型；2.初始化线性调频LFM信号频率间隔和初始相位；3.计算每个线性调频LFM发射信号的中心频率；4.计算每个初始线性调频LFM信号的调频斜率；5.生成线性调频LFM信号的矩阵；6.计算线性调频LFM信号矩阵的协方差矩阵；7.计算线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度；8.计算线性调频LFM信号在雷达干扰方向的零陷深度；9.优化线性调频LFM信号波形频率间隔和初始相位；10.获取优化后的线性调频LFM信号波形。本发明设计的波形具有多普勒容忍性好，不向干扰方向辐射功率的优点。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及雷达信号波形生成技术领域中的一种多输入多输出MIMO(Multiple input multiple output)雷达线性调频LFM(Linearfrequency modulation)信号置零波形设计方法。本发明可用于设计一种不向干扰方向辐射功率的多输入多输出MIMO雷达线性调频LFM信号置零波形，该波形可以对干扰进行发射置零。

背景技术

输入多输出MIMO雷达能够根据具体的工作模式调整发射波形，以合理分配发射能量，具有更大的灵活性。根据工作模式的不同，发射波形可以分为正交波形、部分相关波形和置零波形。根据信号分类的不同，发射波形可以分为相位编码信号波形和线性调频LFM信号波形。公开的现有文献和方法有以下两种：

西安电子科技大学在其所申请的专利文献“MIMO雷达波形的设计方法”(专利申请号201310499194，申请公布号CN 103592642A)中公开了一种基于LFM部分相关波形的设计方法。该方法采用线性调频LFM信号波形，通过极小极大法，优化各波形频率间隔和初始相位，来满足发射能量集中在指定的范围区域、脉冲综合图的低距离旁瓣和发射方向函数的低角度旁瓣的要求。但是，该方法仍然存在的不足之处是，设计的LFM部分相关波形虽然发射能量能覆盖指定区域，但是在干扰方向仍然有足够大的功率，依旧向干扰方向发射能量，所以容易受到干扰的影响。

西安电子科技大学在其所申请的专利文献“数字阵列雷达自适应发射置零方法”(专利申请号201110026371，申请公布号102175995A)中公开了一种相位编码置零波形的设计方法。该方法采用相位编码信号波形，采用循环算法优化各波形的相位设计出了相位编码信号置零波形。该方法设计的波形能量集中在指定范围并在干扰方向产生零陷，但是，该方法仍然存在的不足之处是，相位编码信号具有多普勒容忍性差的固有缺陷。当雷达系统发射这类波形时，如果检测目标为运动目标，在接收端进行脉冲压缩时会有一定的损失，甚至无法检测到目标，这会严重影响雷达系统的目标探测性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种MIMO雷达LFM信号置零波形设计方法，以减小目标回波信号的脉冲综合处理失配程度，同时提高雷达抗干扰性。

实现本发明目的的具体思路是：利用线性调频LFM信号的多普勒容忍性较好的特点，采用线性调频LFM信号波形，通过优化各波形频率间隔和初始相位，来满足发射方向图接近理想发射方向图，并且在特定方向形成零陷。

本发明的具体步骤包括如下：

(1)建立多输入多输出MIMO雷达模型：

从大于2的正整数中任意选取一个数M，将M个阵元按直线排列组成多输入多输出MIMO雷达的发射阵列，每个阵元发射一个线性调频LFM信号，雷达发射信号的脉冲宽度为T，所有发射信号的总带宽为B，每个信号的带宽Bs相同；

(2)初始化线性调频LFM信号频率间隔和初始相位：

(2a)在[0,T]范围内，找出发射能量方向图主瓣3dB等于期望方向图主瓣3dB的线性调频LFM信号频率的间隔值，将该值作为线性调频LFM信号频率间隔初值；