分布式mimo雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種分布式MIMO雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，在保持正交寬主瓣相位編碼信號帶寬不變的條件下，能夠獲得低的自相關(guān)峰值旁瓣電平和峰值互相關(guān)電平；包括：確定正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量；根據(jù)正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，構(gòu)造關(guān)于正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)；求解關(guān)于正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)，得到正交寬主瓣相位編碼信號。
【專利說明】
分布式ΜI MO雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式mMO雷達正交寬主瓣相位編碼信 號設(shè)計方法，具體的說是一種基于匹配濾波的分布式ΜΜ0雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè) 計方法，用于進一步降低自相關(guān)峰值旁瓣電平和峰值互相關(guān)電平。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于下一代雷達系統(tǒng)來說，MIMO(multiple_input multiple-out)雷達是一種非 常有應(yīng)用前景的雷達類型。ΜΙΜΟ雷達與相控陣雷達最大的不同是，ΜΙΜΟ雷達允許不同天線 發(fā)射不同的信號，而相控陣雷達只能發(fā)射相同的信號。由于增加了發(fā)射信號的多樣性，ΜΙΜΟ 雷達可以獲得更高的空間分辨率和更好的檢測性能。根據(jù)發(fā)射天線之間的距離，ΜΙΜΟ雷達 被分為兩種類型，一種是集中式ΜΜ)雷達，另一種是分布式ΜΜ)雷達。
[0003] 然而，對于分布式ΜΜ0雷達，如果發(fā)射信號完全不相關(guān)，就能保證不同目標回波的 相互干擾較小，從而可以很順利地從目標回波中提取獨立的目標信息。但是對于現(xiàn)實中的 雷達系統(tǒng)，完全正交的信號是幾乎不可能實現(xiàn)的。因此，通常我們盡可能的去降低信號的自 相關(guān)峰值旁瓣電平(APSL)和不同信號之間的峰值互相關(guān)電平(PCCL)。
[0004] 目前，有很多方法設(shè)計正交相位編碼信號，如模擬退火、遺傳算法、最小互熵法等 等。但是隨著雷達技術(shù)的不斷發(fā)展，上述算法所設(shè)計的正交相位編碼信號不能滿足現(xiàn)實的 需要。為了進一步降低APSL和PCCL，一種方法是增加碼元個數(shù)，因為碼元個數(shù)越多，可以獲 得更多的自由度。但是如果發(fā)射信號的時寬固定，碼元個數(shù)越多，信號所需的帶寬就越大。 在雷達搜索階段，窄帶信號可以具有更高的搜索效率。因此，在保持發(fā)射信號帶寬不變的條 件下，獲得低的APSL和PCCL是非常有必要的。目前還沒有提出針對此問題的寬主瓣正交相 位編碼信號設(shè)計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述已有方法的缺點，本發(fā)明的目的在于提出一種分布式ΜΜ0雷達正交寬主 瓣相位編碼信號設(shè)計方法，在保持正交寬主瓣相位編碼信號帶寬不變的條件下，來獲得低 的自相關(guān)峰值旁瓣電平和峰值互相關(guān)電平。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:保持正交寬主瓣相位編碼信號的帶寬不變，以最 小化正交寬主瓣相位編碼信號脈沖壓縮后的自相關(guān)峰值旁瓣電平，峰值互相關(guān)電平和逼近 期望的主瓣形狀為目標函數(shù)，設(shè)計正交寬主瓣相位編碼信號。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0008] -種分布式ΜΜ0雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，所述方法包括如下步 驟：
[0009] 步驟1，確定正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼 信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量；
[0010] 步驟2,根據(jù)正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼 信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，構(gòu)造關(guān)于 所述正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)；
[0011] 步驟3,求解所述關(guān)于所述正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)，得到所述正交寬 主瓣相位編碼信號。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：（a)對于分布式ΜΜ0雷達，本發(fā)明由于增 加了每個子相位編碼信號的碼元長度，從而在設(shè)計正交寬主瓣相位編碼信號的過程中具有 更大的自由度，因此優(yōu)化設(shè)計得到的正交寬主瓣相位編碼信號脈沖壓縮后可以進一步降低 距離旁瓣電平；（b)在正交寬主瓣相位編碼信號的時寬一定的條件下，本發(fā)明由于在增加每 個子相位編碼信號碼元長度的同時保持每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的帶寬不變，因此 設(shè)計得到的正交寬主瓣相位編碼信號結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，增加了相位編碼信號截獲后被識別的 難度。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法的流程示意 圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明實施例提供的正交相位編碼信號S的每個相位編碼信號脈壓后的主 瓣幅度與第一相位編碼信號的主瓣幅度對比圖，其中，橫坐標表示相對延時，單位us，縱坐 標表不幅度，單位dB;
[0016] 圖3是本發(fā)明實施例提供的正交相位編碼信號S的每個相位編碼信號脈壓后的主 瓣相位與第一相位編碼信號的主瓣相位對比圖，其中，橫坐標表示相對延時，單位us，縱坐 標表示相位，單位° ;
[0017] 圖4是本發(fā)明實施例提供的正交相位編碼信號S的每個相位編碼信號脈沖壓縮后 的結(jié)果圖；其中，橫坐標表示相對延時，單位us，縱坐標表示幅度，單位dB;
[0018] 圖5是本發(fā)明實施例提供的正交相位編碼信號S中不同相位編碼信號之間的相關(guān) 性，其中，橫坐標表示相對延時，單位us，縱坐標表示幅度，單位dB。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020] 本發(fā)明實施例提供一種分布式ΜΜ0雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，參照 圖1，所述方法包括如下步驟：
[0021] 步驟1，確定正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼 信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量。
[0022] 步驟1具體包括如下子步驟：
[0023] (la)設(shè)定第一相位編碼信號s的碼元長度N1;
[0024] (lb)根據(jù)所述第一相位編碼s的碼元長度Λ，確定所述正交寬主瓣相位編碼信號S 中的每個子相位編碼信號的碼元長度Ns，需要說明的是，正交寬主瓣相位編碼信號S中的每 個子相位編碼信號的碼元長度可以不同，為了方便公式表述，假設(shè)每個子相位編碼信號的 碼元長度相同，且均為N s，其中，Ns = bXNi，b為正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編 碼信號碼元長度的增加倍數(shù)，b取值為整數(shù)；
[0025] (lc)設(shè)定所述正交寬主瓣相位編碼信號S中的每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮 后的主瓣寬度控制量M = fix(SXb)，其中，δ是經(jīng)驗系數(shù)，取值在(0.5-1.0)的范圍內(nèi)，fix (·)表示向下取整。經(jīng)驗系數(shù)S取值為0.8。
[0026]這里確定設(shè)計正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主 瓣寬度控制量Μ的取值公式M=fix0Xb)是一個經(jīng)驗公式。在實際中，根據(jù)該經(jīng)驗公式得到 的Μ值可能存在顯著改變每個子相位編碼信號帶寬的情況，此時需要人為對主瓣寬度控制 量Μ的取值進行調(diào)整，Μ值調(diào)整的過程中遵循以下規(guī)律:增加主瓣寬度控制量Μ的取值，子相 位編碼信號脈沖壓縮后的帶寬會減小;減小主瓣寬度控制量Μ的取值，子相位編碼信號脈沖 壓縮后的帶寬會增加。因此，在確定主瓣寬度控制量Μ的取值時需要折中考慮主瓣逼近期望 主瓣的程度和子相位編碼信號脈沖壓縮后的帶寬的大小。
[0027]步驟2,根據(jù)正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼 信號的碼元長度，以及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，構(gòu)造關(guān)于 所述正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)。
[0028]步驟2具體包括如下子步驟：
[0029] (2a)正交寬主瓣相位編碼信號S表示為S = [s,，s、·…,s;…M1',其中，SeCAA , C々A> 表示維數(shù)為Ns XNt的復(fù)矩陣，別表示正交寬主瓣相位編碼信號S中第i個子相位編碼信號，i e[l，Nt];
[0030] (2b)對第i個子相位編碼信號進行匹配濾波，得到第i個子相位編碼信號在距離位 移k處的匹配濾波結(jié)果￥ = sf 其中，:^0)表示第i個子相位編碼信號匹配濾波 結(jié)果的旁瓣，W表示第i個子相位編碼信號匹配濾波結(jié)果的主瓣；ke[-Ns+l，Ns-l];且 卜|/VT即A"關(guān)于k=〇共輒對稱；
[0031] Jk為移位矩陣，Jk的具體表達式為
[0033] 式中：〇τ表示轉(zhuǎn)置;0為全零矩陣;I表示單位矩陣。脈沖壓縮后的旁瓣pf滿足
[0034] A k ~ = (S/H) = (a )
[0035] 式中：（r表示取共輒。由上式可知，|pf|=|a:a|，:即主瓣的幅度關(guān)于零位移處對稱， 因此考慮k#0的距離位移即可。正交寬主瓣相位編碼信號S中，第i個子相位編碼信號81和 第j個子相位編碼信號~在距離位移k處的相關(guān)性可以寫為g ;乂表示子相位 編碼信號81和子相位編碼信號~在距離位移k處的旁瓣。
[0036] 為了展寬相位編碼信號的主瓣，這里將k = 0附近的旁瓣也作為主瓣區(qū)域。假設(shè)將 011{沽=〇，±1，±2，...，±1作為主瓣區(qū)域。由于/>； 3的取值不跟隨81變化，并且4關(guān)于1^ = 〇 共輒對稱，因此，在主瓣區(qū)域內(nèi)只考慮，k=l，2,…，Μ的取值即可。
[0037] (2c)根據(jù)每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，確定第i個子 相位編碼信號匹配濾波結(jié)果中的主瓣區(qū)域，并對主瓣區(qū)域中的主瓣和旁瓣分別取模值，得 到匹配濾波距離主瓣模值向量Β, =[|/4Ι>4·..,Μ，…,k1]T，te [0，M];
[0038] (2d)確定第i個子相位編碼信號匹配濾波結(jié)果中的旁瓣區(qū)域，并對旁瓣區(qū)域中的 旁瓣分別取模值，得到第i個子相位編碼信號的自相關(guān)旁瓣電平模值向量 p,: = |…p廣1 ，me [M+1，Ns-Ι ];
[0039] (2e)對第i個子相位編碼信號和第j個子相位編碼信號進行互相關(guān)，并對互相關(guān)結(jié) 果中的各個旁瓣分別取模值，得到第i個子相位編碼信號和第j個子相位編碼信號的互相關(guān) 旁瓣電平模值向量 ％ = □<~-" I,1/?I,I/#-1『，1e [-(Ns-1)，（Ns-1) ]，j e [ 1，Nt]，且 j 關(guān)i;
[0040] (2f)確定正交寬主瓣相位編碼信號S的期望主瓣向量1^，其中，bm*2XM+l維的列 向量，匹配濾波距離主瓣模值向量：?將期望 主瓣向量1^與匹配濾波距離主瓣模值向量差值取模值后記為主瓣差值向量，表達式為
其中，we [ 1， .， Nt]，b(l)，b(2)，. . .，b(2M+l)為期望主瓣向量1^中的元素；從而得到主瓣差值向量 Pm = '收'(1^1，每.2:"'·"?-!'"..·-，:?#,]).
[0041] 需要補充的是，期望主瓣可以為矩形、sine函數(shù)的主瓣，或者是未增加碼元個數(shù)前 的第一相位編碼信號的主瓣。本實例中所述期望主瓣b m的形狀設(shè)置為所述第一相位編碼信 號的主瓣，將所述第一相位編碼信號s的主瓣部分對應(yīng)的函數(shù)值區(qū)間均勻地離散化為2XM+ 1維的列向量，并將所述列向量作為期望主瓣1^的取值。
[0042] (2g)通過最小化正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號的自相關(guān)峰值 旁瓣電平，最小化不同子相位編碼信號之間的互相關(guān)峰值旁瓣電平和最小化主瓣差值最大 值，構(gòu)建目標函數(shù)：
[0044] s · t · | ew| ，w= 1，2,…，Μ
[0045] 其中，δ是經(jīng)驗系數(shù)，取值在(0.5-1.0)的范圍內(nèi)，Φ為正交寬主瓣相位編碼信號S 的矩陣相位。
[0046]步驟3,求解所述關(guān)于所述正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)，得到所述正交寬 主瓣相位編碼信號。
[0047] 對于上述準則的優(yōu)化問題，可以使用現(xiàn)有的極小極大算法進行優(yōu)化求解;這里使 用一種基于最小P范數(shù)的極小極大優(yōu)化算法進行求解。基于最小P范數(shù)的優(yōu)化算法求解所述 正交寬主瓣相位編碼信號S的矩陣相位Φ，進而得到正交寬主瓣相位編碼信號S。目標函數(shù) 中max I Pm|可寫為I Pm|~，其中I I I 表示無窮范數(shù)。最小化max I Pm|可以通過最小化I Pm| p實 現(xiàn)，伴隨著P數(shù)值的增加，最小化一系列的|pm|P可近似等價為最小化|p m|~，其中，11 I |P表示 P范數(shù);同理可知，
[0048] 步驟3具體包括如下步驟：
[0049] 基于最小p范數(shù)的優(yōu)化算法求解所述正交相位編碼信號S的矩陣相位Φ，進而得到 正交相位編碼信號S。
[0050] (3a)將目標函數(shù)轉(zhuǎn)化
，其中，相位矩陣Φ是正交 寬主瓣相位編碼信號S的相位構(gòu)成，| | · | |p表示p范數(shù)，互相關(guān)峰值旁瓣權(quán)系數(shù)α和逼近期 望主瓣的峰值權(quán)系數(shù)β均為預(yù)先設(shè)定的正實數(shù)，用于折中自相關(guān)峰值旁瓣抑制效果、互相關(guān) 峰值旁瓣抑制效果和主瓣逼近期望主瓣的效果，互相關(guān)峰值旁瓣權(quán)系數(shù)α和逼近期望主瓣 的峰值權(quán)系數(shù)β在[0，1]進行選擇，然后根據(jù)實際仿真結(jié)果中的主瓣逼近期望主瓣的效果， 自相關(guān)峰值旁瓣電平和互相關(guān)峰值旁瓣電平的高低進行調(diào)整。
[0052] (3c)設(shè)置所述相位矩陣Φ的初值Φο、最小下降量￡1的初始值、以及迭代次數(shù)j的初 始值、范數(shù)P的初值PQ、乘子μ的值以及所述函數(shù)f ( Φ )的初值f〇;
[0053] (3d)使用相位矩陣作為初始值，通過最小化函數(shù)?·(Φη)求得優(yōu)化結(jié)果相位 矩陣Φ」，令fj = f(C>j);
[0054] 通過使用文獻[Wang Y C，Wang X，Liu H W，et al ·0η the Design of Constant Modulus Probing Signals for ΜΙΜ0 Radar Signal Processing[J]. IEEE Transactions on Signal Processing，2012,60(8) :4432-4438.]的L-BFGS算法最小化函數(shù)f( Φ )，其中， L-BFGS算法更新次數(shù)q = 5，向量Φ j-i作為L-BFGS算法的初始值，優(yōu)化結(jié)果為向量Φ j，令f j = f(?j)
[0055] (3e)如果，則輸出相位矩陣Φ」，并停止循環(huán)；否則迭代次數(shù)j加1，且 令范數(shù)Pj=ypj-1，并跳至子步驟(3d)繼續(xù)執(zhí)行；
[0056] (3f)確定所述相位矩陣Φ，進而構(gòu)造所述正交相位編碼信號S = eXp(lj?)。
[0057] 本發(fā)明的效果可通過下面結(jié)合仿真實驗進一步說明。
[0058] 1.仿真參數(shù)：
[0059]第一相位編碼信號s碼元長度見=64,正交寬主瓣相位編碼信號S的每個子相位編 碼信號的碼元長度增加倍數(shù)b = 4,則所設(shè)計的正交寬主瓣相位編碼信號S的每個子相位編 碼信號的碼元長度Ns = 256,主瓣寬度控制量M=4,期望主瓣的形狀為碼元長度他=64的第 一相位編碼信號s脈沖壓縮后的主瓣形狀，權(quán)系數(shù)α = 1，β = 0.27。
[0060] 2.仿真內(nèi)容
[0061]在仿真中，設(shè)定碼元長度見=64的第一相位編碼信號s，正交寬主瓣相位編碼信號 S的每個子相位編碼和第一相位編碼信號S具有相同的時間寬度15.36us，采樣頻率均為 ΙΟΟΜΗζο
[0062] 仿真1，正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣幅 度、主瓣相位和距離旁瓣電平的仿真與分析。
[0063] (2a)正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣幅度仿 真與分析。
[0064] 將第一相位編碼信號s脈沖壓縮后的主瓣取模值畫成二維圖，如圖2中線所 示;將正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣結(jié)果取模值后 畫成二維圖，如圖2所示，其中線表示子相位編碼信號 81脈沖壓縮后的主瓣幅度，線-X-表示子相位編碼信號82脈沖壓縮后的主瓣幅度，線-□_表示子相位編碼信號S3脈沖壓縮后 的主瓣幅度，線-+_表示子相位編碼信號S4脈沖壓縮后的主瓣幅度。
[0065] 由圖2可知，在圖中幅度值的-3dB處正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼 信號脈沖壓縮后的主瓣幅度均與第一相位編碼信號s脈沖壓縮后的主瓣幅度基本重合，即 主瓣均與期望的主瓣寬度相等。因此，本發(fā)明設(shè)計的正交寬主瓣相位編碼信號S每個子相位 編碼信號脈沖壓縮后主瓣保持不變。
[0066] (2b)正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣相位仿 真與分析。
[0067] 將第一相位編碼信號s脈沖壓縮后的主瓣相位畫成二維圖，轉(zhuǎn)化成角度值，如圖3 中線所示;將正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣相位 畫成二維圖，轉(zhuǎn)化成角度值，如圖3所示，其中線表示子相位編碼信號 81脈沖壓縮后的主 瓣相位，線-X-表示子相位編碼信號82脈沖壓縮后的主瓣相位，線-□-表示子相位編碼信號 S3脈沖壓縮后的主瓣相位，線-+-表示子相位編碼信號S4脈沖壓縮后的主瓣相位。
[0068] 由圖3虛線可知，第一相位編碼信號s脈沖壓縮后的主瓣相位變化范圍為[_ 6.616°，6.616° ]，子相位編碼信號81脈沖壓縮后的主瓣相位變化范圍[-0.7112°， 0.7112° ]，子相位編碼信號82脈沖壓縮后的主瓣相位變化范圍[-0.04927°，0.04927° ]，子 相位編碼信號s3脈沖壓縮后的主瓣相位變化范圍[-0.2299°，0.2299° ]，子相位編碼信號S4 脈沖壓縮后的主瓣相位變化范圍[-0.2588°，0.2588°]?？梢钥闯?，該發(fā)明提出的正交寬主 瓣相位編碼S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的主瓣相位波動比第一相位編碼信號s脈 沖壓縮后的主瓣相位波動范圍小，符合實際對主瓣相位變化的要求。
[0069] (2c)正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的幅度仿真與 分析。
[0070] 將第一相位編碼信號s脈沖壓縮后的幅度畫成二維圖，如圖4中線所示;將正交 寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后的幅度畫成二維圖，如圖4所示， 其中線表示子相位編碼信號S1脈沖壓縮后的幅度，線-X-表示子相位編碼信號s 2脈沖壓 縮后的幅度，線-□_表示子相位編碼信號S3脈沖壓縮后的幅度，線-+_表示子相位編碼信號 S4脈沖壓縮后的幅度。
[0071] 由圖4可知，正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號脈沖壓縮后距離旁 瓣電平比較平坦，峰值旁瓣電平為-32.2249dB。因此，本發(fā)明設(shè)計的正交寬主瓣相位編碼信 號 8中每個子相位編碼信號具有比較低的峰值旁瓣電平特性。
[0072]仿真2,正交寬主瓣相位編碼信號S中不同子相位編碼信號脈沖壓縮后的距離旁瓣 電平的仿真與分析。
[0073]將正交寬主瓣相位編碼信號S中不同子相位編碼信號脈沖壓縮后的距離旁瓣電平 取模值畫成二維圖，如圖5示;其中，線表示正交寬主瓣相位編碼信號S中子相位編碼信 號81和子相位編碼信號 82的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖，其中線表示子相位編碼 信號S1和子相位編碼信號 S3的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖，線-X-表示子相位編碼信 號81和子相位編碼信號S4的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖，線-□-表示子相位編碼信 號 82和子相位編碼信號S3的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖，線-+-表示子相位編碼信號 S2和子相位編碼信號S4的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖，線表示子相位編碼信號 S3和子相位編碼信號S4的互相關(guān)系數(shù)取模值后畫成的二維圖。從圖中可以看出，正交寬主瓣 相位編碼信號S中不同子相位編碼信號有比較好的互相關(guān)特性，互相關(guān)峰值旁瓣電平為-19.5093dB〇
[0074]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種分布式ΜΙΜΟ雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包 括如下步驟： 步驟1，確定正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼信號 的碼元長度，W及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量； 步驟2,根據(jù)正交寬主瓣相位編碼信號中子相位編碼信號的個數(shù)，每個子相位編碼信號 的碼元長度，W及每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，構(gòu)造關(guān)于所述 正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)； 步驟3,求解所述關(guān)于所述正交寬主瓣相位編碼信號的目標函數(shù)，得到所述正交寬主瓣 相位編碼信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式ΜΙΜΟ雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，其 特征在于，步驟1具體包括如下子步驟： (la)設(shè)定第一相位編碼信號S的碼元長度化； (化)根據(jù)所述第一相位編碼S的碼元長度化，確定所述正交寬主瓣相位編碼信號S中的 每個子相位編碼信號的碼元長度化，其中，化=bX化，b為正交寬主瓣相位編碼信號S中每個 子相位編碼信號碼元長度的增加倍數(shù)，b取值為整數(shù)； (Ic)設(shè)定所述正交寬主瓣相位編碼信號S中的每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的 主瓣寬度控制量M = fix(δXb)，其中，δ是經(jīng)驗系數(shù)，取值在(0.5-1.0)的范圍內(nèi)，fix(·)表 示向下取整。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式ΜΙΜΟ雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，其 特征在于， 經(jīng)驗系數(shù)δ取值為0.8。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式ΜΙΜΟ雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，其 特征在于，步驟2具體包括如下子步驟： (2a化交寬主瓣相位編碼信號S表示為8 = [8|^，."，^."而,:]\其中，8€護'^%打如巧表 示維數(shù)為化X Nt的復(fù)矩陣，Si表示正交寬主瓣相位編碼信號S中第i個子相位編碼信號，i e [I'Nt]; (2b)對第i個子相位編碼信號進行匹配濾波，得到第i個子相位編碼信號在距離位移k 處的匹配濾波結(jié)果片=8訂Α./Λζ，其中，盧作-*0)表示第i個子相位編碼信號匹配濾波結(jié) 果的旁瓣，片表示第i個子相位編碼信號匹配濾波結(jié)果的主瓣；ke[-Ns+l，Ns-l];且 苗|=|片-|，即成關(guān)于k=0共輛對稱； 其中：i〇《k《Ns，（)嗦示轉(zhuǎn)置;0為全零矩陣；巧示單位矩陣； (2c)根據(jù)每個子相位編碼信號經(jīng)過脈沖壓縮后的主瓣寬度控制量，確定第i個子相位 編碼信號匹配濾波結(jié)果中的主瓣區(qū)域，并對主瓣區(qū)域中的主瓣和旁瓣分別取模值，得到匹 配濾波距離主瓣模值向量=[|片|，|為|，...，|片|，...，|公'|]1，te[〇，M]; (2d)確定第i個子相位編碼信號匹配濾波結(jié)果中的旁瓣區(qū)域，并對旁瓣區(qū)域中的旁瓣 分別取模值，得到第i個子相位編碼信號的自相關(guān)旁瓣電平模值向1(2e)對第i個子相位編碼信號和第j個子相位編碼信號進行互相關(guān)，并對互相關(guān)結(jié)果中 的各個旁瓣分別取模值，得到第i個子相位編碼信號和第j個子相位編碼信號的互相關(guān)旁瓣 電平模值向量le[-(化-l)，（化-l)]，je[l，Nt]，且j聲i; (2f)確定正交寬主瓣相位編碼信號S的期望主瓣向量1?，其中，1?為2XM+1維的列向量，匹配 濾波距離主瓣模值向量B,=[片.....|/f |]τ，te [〇，M];將期望主瓣向量bm與匹配濾波距離主 瓣模值向量差值取模值后記為主瓣差值向量6。"|,|雌)-使||、廬",', |b 其中，巧￡[1，成]，6(1)，13(2)，...，13(21+1)為期望主瓣向量13"1中的元素;從而得到主瓣差值 向量Ρ,,ι - iw([e|，e]，"'，e,-，'-'，e、'.]), (2g)通過最小化正交寬主瓣相位編碼信號S中每個子相位編碼信號的自相關(guān)峰值旁瓣 電平，最小化不同子相位編碼信號之間的互相關(guān)峰值旁瓣電平和最小化主瓣差值最大值， 構(gòu)建目標函數(shù)：s.t. |ew|《S,w=l,2,...,1 其中，δ是經(jīng)驗系數(shù)，取值在(0.5-1.0)的范圍內(nèi)，Φ為正交寬主瓣相位編碼信號S的矩 陣相位。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分布式ΜΙΜΟ雷達正交寬主瓣相位編碼信號設(shè)計方法，其 特征在于，步驟3具體包括如下步驟： (3b)定義函數(shù)f(〇)=M化||ρ+日· II化j||p+e· MeiMp;互相關(guān)峰值旁瓣權(quán)系數(shù)α和逼 近期望主瓣的峰值權(quán)系數(shù)肚勻為預(yù)先設(shè)定的正實數(shù)； (3c)設(shè)置所述相位矩陣Φ的初值Φ〇、最小下降量ει的初始值、W及迭代次數(shù)j的初始 值、范數(shù)P的初值P0、乘子μ的值W及函數(shù)f ( Φ )的初值fo; (3d)通過最小化函數(shù)f( Oj-i)求得優(yōu)化結(jié)果相位矩陣Oj，令fj-i = f( Oj-i)，fj = f 仲）； (3e)如果|。-。-1|如，則輸出相位矩陣0^，并停止循環(huán)；否則迭代次數(shù)巧日1，且令范數(shù) Pj =啡W，并跳至子步驟(3d)繼續(xù)執(zhí)行； (3f)確定所述相位矩陣Φ，根據(jù)相位矩陣Φ構(gòu)造所述正交寬主瓣相位編碼信號S = exp 山巫）。
【文檔編號】G01S7/02GK106093876SQ201610569384
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】周生華, 劉宏偉, 徐磊磊, 嚴俊坤, 王鵬輝
【申請人】西安電子科技大學(xué), 西安中電科西電科大雷達技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司