[发明专利]基于最小冗余的MIMO三维成像雷达稀疏阵列设计方法

权利要求书

1.一种基于最小冗余的MIMO三维成像雷达稀疏阵列设计方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据方位向分辨率θ_BW和俯仰向分辨率φ_BW确定发射阵列长度L_t和接收阵列长度L_r；

步骤二、根据发射阵列长度L_t和接收阵列长度L_r构造一维最小冗余稀疏发射阵列和一维最小冗余稀疏接收阵列；

步骤三、对一维最小冗余稀疏发射阵列和一维最小冗余稀疏接收阵列进行分割摆放得到二维MIMO稀疏矩型阵列：将一维最小冗余稀疏发射阵列进行二等分，将分割得到的两个发射子阵列沿横向并列摆放，两发射子阵列间距为一维最小冗余稀疏接收阵列二等分后的接收子阵列长度；对一维最小冗余稀疏接收阵列进行二等分，将分割得到的两个接收子阵列沿垂直于发射子阵列方向并列摆放，接收子阵列间距为发射子阵列长度；

步骤四、针对得到的二维MIMO稀疏矩型阵列进行遗传算法优化：以二维MIMO稀疏矩型阵列的阵元布局方案为个体；将所述二维MIMO稀疏矩型阵列进行收发阵列卷积运算得到二维虚拟阵列，以二维虚拟阵列的方位向投影阵列和俯仰向投影阵列的方向图指标是否满足设定要求为适应度函数对个体进行遗传算法优化，获得二维MIMO稀疏矩型阵列的优化元布局方案；

初始化种群时，部分个体采用采用差集序列{h_u}和差基序列{b_k}产生，即将差集序列{h_u}进行V-1次循环移位后分别与差基序列{b_k}按照步骤二和步骤三的方式产生二维MIMO稀疏矩型阵列，从而得到V个个体，其余个体随机产生。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一为：

根据方位向分辨率θ_BW和俯仰向分辨率φ_BW的指标要求，确定二维虚拟阵列的方位向投影阵列长度L_xv和俯仰向投影阵列长度L_yv：

其中，λ_c为雷达信号波长；

将二维虚拟阵列的方位向投影阵列长度L_xv作为所述发射阵列长度L_t；

将二维虚拟阵列的俯仰向投影阵列长度L_yv作为所述接收阵列长度L_r。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二为：采用数论中差基和差集理论确定阵元间距，构造得到连续孔径长度为L_t的一维稀疏发射阵列，以及连续孔径长度为L_r的一维稀疏接收阵列；

利用差基和差集构造长度为L的一维稀疏阵列的方式为：

差基B为一个含有K个整数元素的集合，B＝{b_k},k＝1,2,…,K；关于W的差基B＝{b_k}是指[0,W]区间内的任意一个整数w都可以被描述w＝b_i-b_j，这里的i,j＝1,2,…,K；

差集H为一个含有U个整数的集合，H＝{h_u|0≤h_u≤V-1},u＝1,2,…,U；[1,V-1]区间内任意一个整数μ满足card{(h_i,h_j)|mod_V(h_i-h_j)＝μ,i≠j}≡Λ，这里的i,j＝1,2,…,U，其中card{}表示集合中的元素数量，mod_V{}为对V取余；

根据已经确定的待设计阵列长度L，按照L＝V(W+1)-h_U-1，选取一个关于W的差基B＝{b_k}和一个参数为(V,U,Λ)的差集H＝{h_u}来构建一个[0,L]区间上的、元素数为K·U的差基{p_n}：

p_n＝{b_k·V+h_u|k＝1,2,...,K；u＝1,2,…,U}

利用作为阵元位置构造一维稀疏阵列；

令L＝L_t或L_r，即可构造出一维稀疏发射阵列、一维稀疏接收阵列。