技术特征:1.对多普勒信息不敏感的低旁瓣波形设计方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1:构建“时延-多普勒”范围内低自相关旁瓣波形设计的复数数学模型,对该数学模型的系数矩阵进行分割得到矩阵的实系数矩阵与虚系数矩阵并将非正定的实系数矩阵与虚系数矩阵转换为正定矩阵;
步骤2:使用ADMM方法对目标函数进行变换求解引入变量;
步骤3:用分段最小值法求解不等式约束问题;
步骤4:使用MM方法得到满足约束条件的探测波形x;
步骤5:重复步骤3、4直至x收敛。
2.根据权利要求1所述的对多普勒信息不敏感的低旁瓣波形设计方法,其特征在于,所述步骤1具体为:
同时考虑时延Kk与多普勒Ll∈{Ld,...,Lu}因素时,自相关函数写为:
rlk=xHAlkx (1)
其中,k=1,...,K,0<Kd<Ku<N,l=1,...,L,Ld<Lu,lk=1,...,LK,LK=L×K,
x为长度为N、模为1的信号序列,
算子diag(·)是将向量扩展为对角矩阵,使得Dl(n,n)=dl(n);
那么,满足要求的波形设计的数学描述为:
对系数矩阵Alk进行分割得到:
其中,
1)
2)xHRElkx与xHIMlkx均为实数;
那么,自相关函数rlk与RElk、IMlk满足关系:
4|rlk|2=(xHRElkx)2+(xHIMlkx)2 (4)
对系数矩阵RElk进行特征分解,得到特征根{λ1,...,λN},记MRlk=min{λ1,...,λN},其中min{·}表示求·中的最小元素;
若MRlk≤0,则:
若MRlk>0,则:
其中EN为N阶单位矩阵,即:
正定矩阵分解为:
其中,
同理,系数矩阵IMlk对应的正定矩阵分解为:
其中,
系数矩阵IMlk的特征根的最小值,记为MIlk;
那么式(1)表示为:
根据信号序列x的模为1即xHx=1得:
式(8)可以写成另外一种实数形式:
其中,
Re(·)与Im(·)分别表示·的实部与虚部;
则是实对称矩阵,即:
由式(9),式(4)表示为:
令替代变量Flk与Glk分别为则式(10)表示为:
则式(2)表示为:
3.根据权利要求2所述的对多普勒信息不敏感的低旁瓣波形设计方法,其特征在于,所述步骤2具体为:
引入拉格朗日乘子αlk,βlk与ADMM乘子ρ>0,式(12)表示为:
4.根据权利要求3所述的对多普勒信息不敏感的低旁瓣波形设计方法,其特征在于,所述步骤3使用分段最小值法求解不等式约束问题,从而更新ε(t+1),Flk(t+1),Glk(t+1),αlk(t+1),βlk(t+1),具体为:
①更新Flk(t+1),Glk(t+1)
对于给定t次的αlk(t),βlk(t)求解ε(t+1),Flk(t+1),Glk(t+1)的问题,式(13)表示为:
记
式(14)简化为:
由式(14)的约束条件可知,变量Flk,Glk的取值是受变量ε约束的,而对于给定的ε,式(14)的Flk(t+1),Glk(t+1)为:
其中,
记为Slk,则:
②更新ε(t+1)
给定t次的αlk(t),βlk(t)求解ε(t+1):
将式(17)、(18)代入式(16)得:
忽略掉常数项,式(19)简化为:
其中,
由于式(18)的分段情况,式(20)是不连续的,需要分段讨论其极小值点,分段讨论式(20)时,分段的分割点取值范围为其中,εmax是代入原问题得到的ε,ε0是大于0且小于εmax与的实数;
在区间[εd,εu]上,ρ>0且Slk≥0,所以A,B>0,故式(20)取极小值时的ε为:
将式(21)代入式(20)得到L在各段的极小值{L1,...,Lm},选取{L1,...,Lm}中最小值对应的ε为ε(t+1);
③更新拉格朗日乘子αlk(t+1),βlk(t+1)
5.根据权利要求4所述的对多普勒信息不敏感的低旁瓣波形设计方法,其特征在于,所述步骤4具体为:
步骤4.1:推导目标函数
同理于式(14),求解时,式(13)写为:
将式(23)中的常数项去掉后,得到关于的目标函数:
步骤4.2:求解目标函数(24)的优化函数
式(24)右端第一项有:
其中,
因为,二次型函数f(x)=xHAx,若A,B是n×n的自共轭矩阵且A≤B,那么
根据式(27)
其中,是的最大特征根,
因为所以式(28)的第二项是常数将式(28)的常数项用CW1表示,即:
则式(28)写为:
又
其中,
根据式(27),若是M1的最大特征根,则:
令
则
同理,式(24)右端第二项
其中,是M1的最大特征根,是的最大特征根;
式(24)右端第三项的优化函数的推导过程同理于式(31),优化函数为:
其中,所以,式(24)的优化函数为:
步骤4.3:更新
式(36)的拉格朗日函数为:
对拉格朗日函数(37)关于求偏导
因为是关于的一次函数,所以式(37)对的偏导是常数,记为dn,令则:
将式(39)代入约束条件得
将式(40)代入式(36)目标函数,μn取值为因此
将式(41)计算得到的代入
中,得到本轮迭代的x。