一种双频全极化雷达捷变波形设计方法与流程

本发明涉及雷达系统波形设计技术和抗干扰，具体涉及一种双频全极化雷达捷变波形设计方法。

背景技术：

1、雷达电磁环境复杂多变，雷达发射系统从根源上决定了雷达系统的抗干扰能力，而雷达波形设计又是雷达发射系统设计中重要的一部分，发射波形决定了雷达的测量精度、分辨力、抗干扰性能等基本参数，一种好的雷达发射波形可以大大提升雷达的性能，而现有雷达波形设计采用单极化单频段进行捷变波形设计，抗截获性能有限。因此，目前亟需一种可以提高抗截获性能的雷达波。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，能够提高系统抗截获性能。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，具体步骤包括：

4、步骤1、预设雷达波的基本参数，雷达波包括两个不同发射频率的初始雷达波；取初始雷达波的自相关峰值和互相关峰值，建立适应度函数。

5、步骤2、采用粒子群算法，根据适应度函数优化初始雷达波的自相关性能和互相关性能，得到优化后的初始雷达波。

6、步骤3、设计两个优化后的初始雷达波的水平极化通道为正调频，垂直极化通道为负调频，得到全极化初始雷达波。

7、步骤4、对步骤3中得到的全极化初始雷达波进行脉内捷变、脉间捷变和频率捷变，获得双频全极化捷变波形的雷达波。

8、进一步的，适应度函数e的表达式为：

9、

10、其中，l＝1,2,..,l为码元序号，l为码元总数；λ为asp(·)和cp(·)的比值；asp(·)为自相关峰值，cp(·)为互相关峰值，λ是自相关峰值与互相关峰值的比重；s为码元；sp为第p个码元，sq为第q个码元，p＝1,2,..,l-1；q＝p+1,..,l。

11、进一步的，步骤2的具体方式为：

12、步骤2.1、随机生成多个粒子，每个粒子包括多个微粒子；粒子为初始雷达波的码元相位，微粒子对应每个码元相位包含的相位点；

13、步骤2.2、计算每个粒子的适应度函数值，设定当前适应度函数值为个体最优值，所有个体最优值中的最好个体最优值设定为全局最优值；

14、步骤2.3、更新粒子速度和位置；

15、步骤2.4、根据更新后的粒子速度计算微粒子的相位保持不变的概率，根据概率迭代搜索所有微粒子；相位改变的微粒子，根据其他微粒子的适应度函数值中的最优值进行替换，相位不变的微粒子则不替换；

16、步骤2.5、将替换后的粒子重新计算自适应函数值，与当前的自适应函数值比较，选取更优者作为粒子的自适应函数值；

17、步骤2.6、根据步骤2.5中得到的自适应函数值，选取最优者作为当前的全局最优值，与前一次的全局最优值相比，选取更优者作为本次迭代的全局最优值；

18、步骤2.7、判断全局最优值是否大于设定阈值，是则终止迭代，得到自适应函数值最优时的初始雷达波；否则返回步骤2.3继续执行。

19、进一步的，步骤2.2中更新粒子速度的具体方式为：

20、粒子速度采用下式计算：

21、vk(i(l,n))＝ω·vk-1(i(l,n))+c1·η(pk(i(l,n))-xk(i(l,n)))+c2ξ(gk(i(l,n))-xk(i(l,n)))

22、其中，vk(i(l,n))为第k代第i个粒子第(l,n)维的速度；vk-1(i(l,n))为第k-1代第i个粒子第(l,n)维的速度；pk(i(l,n))为迭代第k代第i个粒子保留的个体最优值对应的位置；xk(i(l,n))为当前微粒子的值；gk(i)为当前全局最优值对应的粒子的位置；η和ξ为属于[0,1]间的随机数；c1和c2为粒子群算法的学习因子。

23、进一步的，步骤2.4中保持不变的概率为：

24、

25、其中，s(vk(i(l,n)))为第k代第i个粒子第(l,n)维保持不变的概率；

26、判断相位是否改变的公式为：

27、

28、其中，γ是属于[0,1]区间的随机数。

29、进一步的，初始雷达波为正交码。

30、有益效果：

31、1、本发明提出一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，包括两个不同发射频率的初始雷达波的设计。首先，取初始雷达波的自相关峰值和互相关峰值之和，建立适应度函数；采用粒子群算法，计算粒子的适应度，以优化初始雷达波的自相关性能和互相关性能；设计初始雷达波的水平极化通道为正调频，垂直极化通道为负调频，完成全极化设计；最终对初始雷达波进行脉内捷变、脉内捷变和频率捷变设计，获得双频全极化捷变雷达波，可以提高雷达系统的抗截获性能。

32、2、本发明包括两个发射频率不同的初始雷达波，其目标特性也不同，可以融合处理多频段探测信息，也可提高雷达测量及跟踪精度、抗干扰性能与隐身目标探测性能。

33、3、本发明的全极化波形可以提高雷达系统认知能力。

34、4、本发明的波形捷变设计，使雷达信号各个脉冲内、脉冲间的信号形式不同，增加通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。

35、5、本发明采用粒子群算法优化雷达波的自相关性能和互相关性能，简单、收敛快、计算复杂度低。

36、6、本发明雷达波采用正交设计，提高通道间隔离度。

技术特征：

1.一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述适应度函数e的表达式为：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2.2中更新粒子速度的具体方式为：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.4中保持不变的概率为：

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始雷达波为正交码。

技术总结
本发明公开了一种双频全极化雷达捷变波形设计方法，能够提高系统抗截获性能。本发明采用双频全极化捷变波形进行抗干扰设计，频段不同则目标特性不同，可以融合处理多频段探测信息，也可提高雷达测量及跟踪精度、抗干扰性能与隐身目标探测性能；本发明采用正交设计，提高通道间隔离度；全极化波形可以提高雷达系统认知能力；本发明采用波形捷变设计，使雷达信号各个脉冲内、脉冲间的信号形式不同，增加通道间隔离度同时进一步提升系统抗截获性能。

技术研发人员：吕红芬,王军福,赵通,张洪纲,胡靖,崔莹莹
受保护的技术使用者：北京理工雷科电子信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13