[发明专利]恒模约束下机载MIMO雷达的稳健发射接收联合优化方法

权利要求书

1.恒模约束下机载MIMO雷达的稳健发射接收联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：构建机载MIMO雷达快时间波形相关信号模型；

S2：基于步骤S1中的快时间波形相关信号模型，构建具有恒模约束的稳健发射接收联合设计模型；

S3：对稳健发射接收联合设计模型中的接收滤波器进行优化；

S4：对稳健发射接收联合设计模型中的发射波形进行优化；

步骤S1中构建机载MIMO雷达快时间波形相关信号模型的方法包括以下步骤，

S11：对快时间变化的机载MIMO雷达系统，假设机载雷达的发射阵元和接收阵元个数分别为N_T和N_R，d_T和d_R分别表示发射阵元之间和接收阵元之间的间距，它们之间满足如下关系d_T＝γd_R，每个发射阵元在一个相干处理间隔内发射K个慢时间编码的脉冲，机载雷达平台的速度为V_p，目标相对于平台的径向速度为V_t，目标相对于平台飞行方向的空间锥角为φ_t；

S12：令单个脉冲内系统的发射波形矩阵其中，s_i(1，…，N_T)表示第i个天线的发射波形，L_c表示码长；则第k个脉冲的接收信号表示为：

其中，(·)^T表示矩阵转置操作，ξ_t表示目标的散射幅度，f_d，t＝2[V_pcos(φ_t)+V_t]/(λf_r)表示目标的归一化多普勒频率，λ表示波长，f_r表示脉冲重复频率，和分别表示发射空域导向矢量和接收空域导向矢量，它们的具体表示形式为和其中，f_s，t＝d_Tcos(φ_t)/λ表示目标的空域频率；

S13：对X_t，k进行向量化操作，得到

其中，表示矩阵Kronecker积操作，表示N_R×N_R的单位矩阵；

S14：将所有脉冲接收的目标信号搜集起来，令则接收的目标信号表示为

其中，表示时域导向矢量，

S15：机载MIMO雷达系统中，杂波回波看做是信号相关的干扰，而且单个距离单元的杂波回波通常由许多相互独立且是信号相关的杂波散射块构成；令接收到的待检测单元的杂波回波为

其中，ξ_c,i表示第i个杂波块的复幅度，表示相应的归一化多普勒频率，v_c,i表示目标的空时导向矢量，具体表达形式为其中，b(φ_c，i)和a(φ_c，i)分别表示第i个杂波块对应的时域导向矢量，接收导向矢量和发射导向矢量，它们具有与目标相同的表达形式；

S16：将u_c，i，b_c，i和a_c，i分别表示b(φ_c，i)和a(φ_c，i)，则机载MIMO雷达系统总的接收信号为x＝x_t+x_c+x_n，其中，x_n表示KN_RL_c×1维的噪声向量，服从零均值且协方差矩阵为的复高斯分布；

步骤S2构建具有恒模约束的稳健发射接收联合设计模型的具体操作包括以下步骤，

S21：对步骤S1中接收到的目标信号进行滤波处理得到E{|w^Hx_t|²}，对S1中接收到的杂波和噪声信号进行处理得到最大化输出信杂噪比，得到STAP处理后的SCNR，其中，R_c表示波形相关的杂波协方差矩阵，具体为

S22：令表示接收机载雷达STAP系统的权矢量，则输出SCNR可表示为其中，s＝vec(S)，

S23：当目标的归一化多普勒频率f_d,t和空域频率f_s,t分别服从均值为和的均匀分布时，采用平均输出SCNR来解决目标参数信息的不确定性；

S24：当目标参数不确定时，恒模约束下MIMO-STAP雷达快时间下的发射波形和接收滤波器稳健发射接收联合设计模型表示为