[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

说明书

本发明公开了一种恒模约束下机载MIMO雷达的稳健发射接收联合优化方法，包括以下步骤：机载MIMO雷达快时间波形相关信号模型的建立；稳健的发射接收联合设计模型的建立；接收滤波器的优化；基于分式规划和Power method‑like迭代，或者基于半正定规划和随机化的稳健恒模发射波形优化；利用优化结果进行STAP处理。本发明考虑目标多普勒频率和空间锥角存在着不确定性，以平均输出SCNR作为优化目标，即最大化平均输出SCNR，同时保持发射波形的恒模约束，提出了基于分式规划和Power method‑like迭代，以及基于半正定规划和随机化的稳健恒模发射波形优化方法，这两种方法都能够获得迭代递增的输出SCNR性能，而且对目标参数的不确定性具有稳健性，可用于雷达和通信等领域。

技术领域

本发明涉及MIMO雷达技术领域，尤其涉及一种恒模约束下机载 MIMO雷达的稳健发射接收联合优化方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-input-multiple-output,MIMO)雷达可以通过天线发射可自由控制的多个脉冲信号，使得MIMO雷达比一般的相控阵雷达具有更好的性能，从而提升了雷达系统设计的灵活性。根据收发天线配置的方式，MIMO雷达可以分为统计MIMO雷达和相干MIMO雷达。 MIMO雷达由于其能够发射灵活的波形得到了广泛的应用，如统计MIMO雷达利用空间分集特性来提升目标的检测性，相干MIMO雷达具有更好的参数辨识能力和更灵活的发射方向图设计能力。

由于MIMO雷达系统具有上述优点，学者们将其应用到了机载雷达 STAP系统中。与传统的单输入多输出(single-input-multiple-output,SIMO) STAP雷达相比，MIMO-STAP具有更高的多普勒分辨性，能够获得更窄的杂波凹口。

近年来，MIMO雷达波形设计得到了学者的广泛关注，这些工作可以分为两类：第一类主要利用一些先验信息来解决快时间波形设计问题。文献《Waveform design for MIMOradars》(B.Friedlander,IEEE Trans.Aerosp. Electron.Syst.,vol.43,no.3,pp.1227–1238,Jul.2007.)采用梯度算法来设计能量约束的针对扩展目标的波形优化问题。文献《MIMO radar space time adaptive processing using prolate spheroidal wavefunctions》(C.-Y.Chen and P.P.Vaidyanathan，IEEE Trans.Signal Process.,vol.56,no.2,pp.623–635, 2008.)设计了能量约束的发射波形和接收滤波器优化问题来解决信号依赖杂波下的扩展目标检测问题。文献《多输入多输出雷达恒模稳健波形联合优化算法[J]》(崔琛，孙从易，郝天铎，等。国防科技大学学报,2018,40 (4):166-172.)针对目标先验信息不准确的问题，建立了极大极小化的恒模约束下的波形和接收滤波器联合优化模型，并采用了迭代优化步骤进行求解。文献《MIMO radar waveform design with constantmodulus and similarity constraints》(G.Cui,H.Li,and M.Rangaswamy,IEEETrans.Signal Process., vol.62,no.2,pp.343–353,Jan.2014.)提出了两种序贯优化算法来解决发射波形和接收滤波器联合优化的问题，考虑了恒模和相似度约束。