图具有更低的旁瓣和更好的主瓣指向性，表明了本发明方法的有效 性。
[0061] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种多径条件下共形阵MMO雷达系统的发射波形设计方法，其特征在于，包括以下 具体步骤： 步骤1，给定共形阵Mnro雷达系统的方位角0的探测范围为[0 _，0 _]，以及俯仰 角穸的探测范围为;设定共形阵天线的阵元个数n，其中，第i个阵元相对于共形 阵天线相位中心的相位补偿为爲(爲妁，:第i个阵元的电场强度为琢(达令)，:i= 1，2，…， N;所述共形阵MMO雷达系统中包含所述共形阵天线； 步骤2,对于共形阵天线的第i个阵元，设定其包含的多径点个数为M1，其中，第m个多 径点的辐射强度为第m个多径点的散射幅度为0 ^，第m个多径点相对于共形阵天线 相位中心的相位补偿为（Ap)，i=l，2，…，N，m=l，2，…，Mi; 步骤3,设定共形阵MHTO雷达系统的期望的探测方向并设定共形阵MHTO雷 达系统的期望的发射方向图在方位维的主瓣宽度We和俯仰维的主瓣宽度％ :;计算共形阵MHTO雷达系统的期望的发射方向图Bp; 步骤4,根据共形阵MMO雷达系统的期望的发射方向图Bp，构建共形阵MMO雷达系统 的波形矩阵S的设计准则； 步骤5,根据共形阵MMO雷达系统的波形矩阵S的设计准则，求解得到最终的共形阵Mnro雷达系统的波形矩阵I。2. 如权利要求1所述的多径条件下共形阵MMO雷达系统的发射波形设计方法，其特征 在于，所述步骤3的具体子步骤为： 3.1将共形阵MMO雷达系统的方位角0的探测范围[0_，0_]等间隔均匀离散 为Ne维的方位角向量&冬…我],即_柄為，邊 仰角於的探测范围等间隔均匀离散为％维的俯仰角向量[約，.…，爲，即 3. 2设定共形阵MMO雷达系统的期望的探测方向（名屬），0 ,和％分别为共形阵MMO 雷达系统的期望的方向角和俯仰角，简称期望方向角和期望俯仰角；并设定共形阵MMO雷 达系统的期望的发射方向图Bp在方位维的主瓣宽度we和俯仰维的主瓣宽度％ ; 3. 3根据共形阵天线的第i个阵元相对于共形阵天线相位中心的相位补偿，以 及共形阵天线的第i个阵元的电场强度6 (沃炉)，:计算没有多径时共形阵MMO雷达系统的 发射方向图B1,B1中位于第Ii1行第112列的元素B1(I^n2)为：雷达系统的方位角取&且俯仰角取仏时，共形阵天线的第i个阵元的电场强度和第i个阵 元相对于共形阵天线相位中心的相位补偿；/〖表示期望方位角为疼且期望俯仰角 为灼时，共形阵天线的第i个阵元相对于共形阵天线相位中心的相位补偿；i= 1，2，…，n，N为共形阵天线的阵元个数；I?I表示取模，（?r表示取共辄； 3. 4如果以下两个不等式成立，则共形阵MMO雷达系统的期望的发射方向图Bp中位于 第Ii1行第112列的元素BP(Ivn2) =B1Ovn2)，否贝Ij，BpOvn2) =0,所述两个不等式为：3. 如权利要求1所述的多径条件下共形阵MMO雷达系统的发射波形设计方法，其特征 在于，所述步骤4的具体子步骤为： 4. 1设定共形阵MMO雷达系统的发射波形的码元长度Ns，则共形阵MMO雷达系统的波 形矩阵S为NsXN维的复矩阵，S= [Sl，. . .，Sl，. . .，sN]，其中，S1为共形阵天线的第i个 阵元的发射波形，8,.=|3.1，％，一，％1，1 = 1，2，~，1~为共形阵天线的阵元个数，（*)1 表示转置； 4. 2计算存在多径时共形阵MMO雷达系统的发射方向图Bs，Bs中位于第ni行第n2列 的元素BsOi1,n2)为：魏2时，共形阵天线的第i个阵元的电场强度和第i个阵元相对于共形阵天线相位中心的相 位补偿；4">和0w分别表示共形阵天线的第i个阵元的第m个多径点的辐射强度和散射 幅度；)表示共形阵M頂0雷达系统的方位角取丨且俯仰角取&时，共形阵天线 的第i个阵元的第m个多径点相对于共形阵天线相位中心的相位补偿；i= 1，2，…，N，N为共形阵天线的阵元个数，m= 1，2,…，M1J1为共形阵天线的第i个阵元包含的多径点个 数；I?I表示取模； 4. 3根据共形阵MMO雷达系统的期望的发射方向图Bp、存在多径时共形阵MMO雷达 系统的发射方向图Bs，构建共形阵MMO雷达系统的波形矩阵S的设计准则为：s.t.a>〇 其中，Bp (叫，n2)为共形阵MM)雷达系统的期望的发射方向图Bp中位于第ni行第n2列 的元素，min表示最小化，max表示取最大值，s.t.表示约束条件；?为共形阵M頂0雷达系 统的波形矩阵S的相位矩阵，S=exp(jC>)，j表示虚数单位，a为系数变量，Ii1= 1，2,…， ~，"二1，.2^"，义.，|.|表不取模。4. 如权利要求1所述的多径条件下共形阵MMO雷达系统的发射波形设计方法，其特征 在于，所述步骤5中，使用序列二次规划算法求解最终的共形阵MIMO雷达系统的波形矩阵， 具体步骤为： 5. 1设置迭代的总次数N。，设置最小误差值e_的初始值为无穷大，设置迭代次数n。= 1，设置最优相位矩阵#的初始值为全零矩阵； 5. 2初始化共形阵M頂0雷达系统的第n。次迭代的波形矩阵P的相位矩阵? (n。)，并 初始化第n。次迭代的系数变量a(nJ，即将? (r〇中的每个元素设置为在0~2 间取值 的一个随机值，将a(r〇设置为大于零的随机值； 5. 3根据共形阵MMO雷达系统的波形矩阵S的设计准则，运用序列二次规划算法对共 形阵MMO雷达系统的第n。次迭代的波形矩阵Si的相位矩阵? (n。）进行优化，求解得到第 n。次迭代的优化后的相位矩阵? ' (n； 5. 4比较第n。次迭代的优化后的相位矩阵? '(nJ的目标函数值 (??為）与最小误差值emin的大小，如果JJf 小 于e_，则令并将①'（r〇赋值给最优相位矩阵^否 贝1J，忽略第n。次循环的优化后的相位矩阵? '(nJ; 其中，(/.V"_.)为存在多径时共形阵MM)雷达系统的第n。次迭代的发射方向图 中位于第Ii1行第n2列的元素，的表达式为：其中，Il1= 1，2,…，N0，仏和％分别为方向角向量和俯仰角向量的维 数A )和朽:1?肩2)分别表示共形阵M頂0雷达系统的方位角取％且俯仰角取氕 时，共形阵天线的第i个阵元的电场强度和第i个阵元相对于共形阵天线相位中心的相位 补偿；4"和0w分别表示共形阵天线的第i个阵元的第m个多径点的辐射强度和散射幅 度；)表示共形阵M頂0雷达系统的方位角取&且俯仰角取伊%时，共形阵天线的 第i个阵元的第m个多径点相对于共形阵天线相位中心的相位补偿；if为共形阵MMO雷达 系统的第n。次迭代的波形矩阵p中位于第k行第i列的元素，,k= 1， 2，…，队，队为共形阵MMO雷达系统的发射波形的码元长度；i=l，2，…，N，N为共形阵 天线的阵元个数，m= 1，2，…，M1,M1为共形阵天线的第i个阵元包含的多径点个数；I? 表不取模； 5. 5若迭代次数n。小于N。，令n。增加1，返回步骤5. 2 ;否则，迭代结束，将最优相位矩阵 蚤作为最终的共形阵MMO雷达系统的波形矩阵的相位矩阵，进而得到最终的共形阵MMO 雷达系统的波形矩阵^ =
【专利摘要】本发明公开了一种多径条件下共形阵MIMO雷达系统的发射波形设计方法，包括以下步骤：(1)给定共形阵MIMO雷达系统的方位角θ的探测范围为[θmin,θmax]，以及俯仰角的探测范围为设定共形阵天线的阵元个数N；(2)设定共形阵天线的第i个阵元包含的多径点个数为Mi；(3)设定共形阵MIMO雷达系统的期望的探测方向并设定共形阵MIMO雷达系统的期望的发射方向图在方位维的主瓣宽度wθ和俯仰维的主瓣宽度计算共形阵MIMO雷达系统的期望的发射方向图Bp；(4)根据共形阵MIMO雷达系统的期望的发射方向图Bp，构建共形阵MIMO雷达系统的波形矩阵S的设计准则；(5)根据所述设计准则，求解得到最终的共形阵MIMO雷达系统的波形矩阵。
【IPC分类】G01S7/282
【公开号】CN105044683
【申请号】CN201510477718
【发明人】刘宏伟, 周生华, 曹鼎, 臧会凯, 张可
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月6日