適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法，其利用更加符合實際情況的實際目標(biāo)沖激響應(yīng)構(gòu)建信道模型，根據(jù)該信道模型，利用注水法得到所需波形的能量譜密度，可從回波中得到最大的目標(biāo)信息量；以能量譜密度和時域復(fù)波形幅度恒定作為約束條件，利用迭代的加權(quán)最小二乘法得到恒幅的時域復(fù)波形，不會浪費發(fā)射機功率；雷達(dá)發(fā)射設(shè)計的時域復(fù)波形，得到目標(biāo)回波，利用目標(biāo)回波進(jìn)行參數(shù)估計；一個參數(shù)估計積累時間達(dá)到后，利用當(dāng)前的目標(biāo)回波更新目標(biāo)的沖激響應(yīng)，并重新進(jìn)行波形設(shè)計和發(fā)射，使當(dāng)前發(fā)射的波形隨目標(biāo)和環(huán)境的變化而變化，始終保證當(dāng)前得到的目標(biāo)回波中包含最大的目標(biāo)信息量，從而利于目標(biāo)參數(shù)估計。
【專利說明】適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及認(rèn)知雷達(dá)波形設(shè)計研究領(lǐng)域，尤其涉及一種認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)估計波形設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002]認(rèn)知雷達(dá)賦予了雷達(dá)系統(tǒng)感知環(huán)境、理解環(huán)境、學(xué)習(xí)、推理并判斷決策的能力，使雷達(dá)系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的電磁環(huán)境，從而提升雷達(dá)系統(tǒng)的性能。認(rèn)知雷達(dá)的主要特點是引入雷達(dá)閉環(huán)系統(tǒng)，包括兩個部分:知識輔助和自適應(yīng)波形設(shè)計。雷達(dá)通過目標(biāo)回波信號處理來獲取目標(biāo)信息，而不同的發(fā)射波形會使目標(biāo)回波中攜帶的目標(biāo)信息量不同，對認(rèn)知雷達(dá)而言體現(xiàn)在對不同目標(biāo)采用與觀測視角匹配的最優(yōu)波形，從而提高雷達(dá)性能。因此波形設(shè)計對于認(rèn)知雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)信息提取具有重要意義。
[0003]波形設(shè)計包括最優(yōu)估計波形設(shè)計和最優(yōu)檢測波形設(shè)計，分別適用于參數(shù)估計和目標(biāo)檢測?；谛畔⒄摰牟ㄐ卧O(shè)計方法體現(xiàn)了認(rèn)知雷達(dá)感知環(huán)境的特點，使回波中包含的目標(biāo)信息最大，以最大程度獲取目標(biāo)信息，更適合用于目標(biāo)參數(shù)估計，進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)識別的目的。本發(fā)明針對最優(yōu)估計波形設(shè)計進(jìn)行方案設(shè)計。
[0004]現(xiàn)有認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)估計波形設(shè)計方法的其中一種方案是:
[0005]1、假設(shè)已知目標(biāo)沖激響應(yīng)h(t)，構(gòu)建如圖1所示的信道模型；
[0006]2、根據(jù)信道模型，利用注水法得到所需設(shè)計波形的能量譜密度；
[0007]3、根據(jù)所述能量譜密度得到時域波形幅度。
[0008]上述估計波形設(shè)計方案的缺陷是:
[0009]1、通常情況下目標(biāo)的沖激響應(yīng)是未知的，而上述方案根據(jù)給定目標(biāo)沖激響應(yīng)或假定目標(biāo)的目標(biāo)沖激響應(yīng)構(gòu)建信道模型，不符合實際情況；
[0010]2、最終合成的時域復(fù)波形不僅包括幅度，還包括相位，但是目前公開的文件中或是未提及如何分配相位(一般未提及)；或是參照選擇的參考信號的相位來分配相位，但波形性能與時域波形的恒幅性能需要折衷(僅一人)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)估計波形設(shè)計方法，該方法得到了最優(yōu)估計雷達(dá)時域波形。
[0012]本發(fā)明的適合微動參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法包括:
[0013]一種適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法，包括如下步驟:
[0014]步驟1、雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號得到目標(biāo)回波，進(jìn)而得到目標(biāo)的沖激響應(yīng)；
[0015]步驟2、基于目標(biāo)的沖激響應(yīng)構(gòu)建雷達(dá)發(fā)射信號經(jīng)由目標(biāo)反射到雷達(dá)接收機的信道模型；根據(jù)該信道模型，利用注水法得到所需設(shè)計波形的能量譜密度；
[0016]步驟3、在初始隨機分配波形幅度譜序列中各元素相位的基礎(chǔ)上，以所述能量譜密度和時域復(fù)波形幅度恒定作為約束條件，利用迭代的加權(quán)最小二乘法得到恒幅的時域復(fù)波形，且每次迭代后均由該時域復(fù)波形的傅里葉變換得到波形幅度譜序列各元素新的相位；所述波形幅度譜為能量譜密度開根號計算得到；
[0017]步驟4、雷達(dá)發(fā)射設(shè)計的時域復(fù)波形，得到目標(biāo)回波，利用目標(biāo)回波進(jìn)行參數(shù)估計；
[0018]步驟5、一個參數(shù)估計積累時間達(dá)到后，利用當(dāng)前的目標(biāo)回波更新目標(biāo)的沖激響應(yīng)，返回步驟2。
[0019]優(yōu)選地，步驟3中，所述利用迭代的加權(quán)最小二乘法得到恒幅的時域復(fù)波形的步驟具體為:
[0020]設(shè)，給定的波形能量譜為P(k)，其中，k = 1，2，3，…，K_l，k為頻域采樣點，K為頻域總采樣點數(shù)，則真實的幅度譜為

【權(quán)利要求】
1.一種適合參數(shù)估計的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計方法，其特征在于，包括: 步驟1、雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號得到目標(biāo)回波，進(jìn)而得到目標(biāo)的沖激響應(yīng)； 步驟2、基于目標(biāo)的沖激響應(yīng)構(gòu)建雷達(dá)發(fā)射信號經(jīng)由目標(biāo)反射到雷達(dá)接收機的信道模型；根據(jù)該信道模型，利用注水法得到所需設(shè)計波形的能量譜密度； 步驟3、在初始隨機分配波形幅度譜序列中各元素相位的基礎(chǔ)上，以所述能量譜密度和時域復(fù)波形幅度恒定作為約束條件，利用迭代的加權(quán)最小二乘法得到恒幅的時域復(fù)波形，且每次迭代后均由該時域復(fù)波形的傅里葉變換得到波形幅度譜序列各元素新的相位；所述波形幅度譜為能量譜密度開根號計算得到； 步驟4、雷達(dá)發(fā)射設(shè)計的時域復(fù)波形，得到目標(biāo)回波，利用目標(biāo)回波進(jìn)行參數(shù)估計； 步驟5、一個參數(shù)估計積累時間達(dá)到后，利用當(dāng)前的目標(biāo)回波更新目標(biāo)的沖激響應(yīng)，返回步驟2。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述利用迭代的加權(quán)最小二乘法得到恒幅的時域復(fù)波形的步驟具體為: 設(shè)，給定的波形能量譜為P(k)，其中，k = 1,2,3,…，K-l，k為頻域采樣點，K為頻域總采樣點數(shù)，則真實的幅度譜為
假設(shè)設(shè)計的時域復(fù)波形為￡/(/?) = η = 0,1，…，JV-1，N≤K, η為時域采樣點，N為時域總采樣點數(shù)，M表示該時域復(fù)波形的模，且根據(jù)帕塞瓦爾定理可得
采樣點η處時域復(fù)波形的相位； A(k) (k = 0，1，…，K-ι)是a (η)的K點傅里葉變換，即
指傅里葉變換，令 A (k) = A(k) eJ$(k), s =


[S(0)eJ$(0),S(l)eJ$(1), -,Sa-De^^]1, a = [a(0)，a(l)，…，a(N_l) ]T，A = [A(O),

A(I)，…，A(K-1)]T，KXN 維的 DFT 矩陣為:
爾的上角標(biāo)表示指數(shù)kn,則A = Da ; 幅度譜估計的加權(quán)最小二乘誤差為J(9) = (s-Da)Hff(s-Da) #為權(quán)矩陣，并規(guī)定為正定矩陣；所以a的線性加權(quán)最小二乘估計為:a = (D1WD) 1DllWs ； 利用迭代法求解a，迭代的收斂條件設(shè)定為
上角標(biāo)⑴和(1-1)均為迭代次數(shù)，常數(shù)C為設(shè)定的門限； 迭代過程具體步驟如下: 步驟S1、在O~2π范圍內(nèi)隨機選取數(shù)值給ΦΟΟ賦初值為
,上標(biāo)為迭代次數(shù)，當(dāng)前為O ;迭代次數(shù)加I,即令i = I ;
步驟 S2、計算 s = [S (0)eJ4> (。)，S (l)eJ4> ⑴，,S (N) eJφ 婦)],利用 a = (D11WD) 1 D11Ws得到第i次時域復(fù)信號的估計Sui ； 步驟S3、把I?中的每一個樣本值除以它們本身的模再乘以M，得到具有模為M的時域復(fù)信號的估計I5、 步驟S4、利用計算得到由于A(k) = |A(k)|ej<Hk)，由可得到Mk)(k = O, I,…，K-1)的第 i 次估計值 Φ (1) (k) (k = O, I,…，K-1)； 步驟S5、判斷所述收斂條件是否滿足；若不滿足，則令i自加1，重復(fù)步驟S2?S5 ;若滿足收斂條件，則停止迭代，得到最終的時域復(fù)波形估計-- 0
【文檔編號】G01S7/02GK104198993SQ201410367813
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】傅雄軍, 李婷, 高梅國, 王才, 趙會朋, 李文靜 申請人:北京理工大學(xué)