一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，首先根据先验知识，将目标的真实频率响应建模为上、下界已知的不确定集合，用该不确定集合表示目标相对于DMRS中各部雷达的确定频率响应区间；然后以最小化DMRS总发射能量为目标，在满足一定目标检测性能的条件下，建立基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形优化设计模型，并通过拉格朗日乘数法对模型进行求解；经迭代计算，得到在满足目标检测性能条件下使得DMRS总发射能量最小的各雷达稳健发射波形作为最优解，进而可得到符合约束条件的DMRS最小总发射能量。本发明专利技术降低了DMRS波形发射总能量，提升了系统的射频隐身性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于射频隐身性能优化的分布式雷达稳健波形设计方法，属于雷达波形设计

技术介绍
随着计算机技术、通信技术和微波集成电路的快速发展，以及现代战争复杂性的日益提高，越来越多的传感器被纳入一体化网络参与协同作战。同时，面对日益复杂的战场电磁环境，综合利用多传感器的信息在空间域进行多传感器信息融合不仅可以提高系统的可靠性和生存能力，而且可以尽可能全面、准确地获取信息。分布式雷达系统(DistributedMultiple-RadarSystems，DMRS)是未来网络化斗争发展的必然趋势。它作为一种新的信息获取体制，由多部空间分置的雷达系统组成，每部雷达节点都具有独立发射和同步接收、处理自身所发射波形的能力，并可将获得的目标信息通过高速数据链路传输到融合中心进行数据融合处理。DMRS中各雷达节点分布较远，具备较大的空间分集增益，系统可以从不同角度观测到目标，能够提高对雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)闪烁目标的检测和跟踪性能。DMRS与传统的相控阵雷达相比，具有更高的空间分辨率、更好的参数辨别能力和更加灵活的发射方向图等优点。现代雷达战场环境日趋复杂，反辐射导弹使得雷达的生存环境收到了严重的威胁和挑战。射频隐身技术通过控制雷达辐射能量、优化雷达波形等方法，可显著降低雷达被无源电子侦察设备探测、发现、识别，以及被反辐射导弹攻击的概率，从而提高雷达自身及其搭载平台的战场生存力和作战效能。雷达波形优化设计是提升雷达系统性能的重要方面。在扩展目标的真实频率响应确定已知的条件下，目前雷达波形优化设计主要有两种方法：一是针对目标的最优检测，该方法通过最大化输出信干噪比(Signal-to-Interference-plus-NoiseRatio，SINR)将能量分配到目标响应最显著的模式中，以获得用于更好地检测扩展目标的最优发射波形；二是针对目标参数的最优估计，该方法通过最大化雷达接收回波与目标冲激响应之间的互信息(MutualInformation，MI)将能量尽可能多地分配在目标响应的不同模式之间，以获得用于更好地估计扩展目标的最优发射波形。上述方法虽然提出了雷达波形优化设计的思想，提高了杂波环境下系统的目标检测性能与参数估计性能，但这些方法均未考虑DMRS模型下基于射频隐身性能的稳健优化设计。另外，上述方法均假设已知目标的真实频率响应，然而，在实际应用中，目标的真实频率响应等先验信息往往是难以得到的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是：在考虑实际战场中目标的真实频率响应不确定的情况下，降低DMRS波形发射总能量，提升分布式雷达系统的射频隐身性能。本专利技术从实际应用出发，提出了一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，该方法降低了DMRS波形发射总能量，提升了系统的射频隐身性能。一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，首先根据先验知识，将目标的真实频率响应建模为上、下界已知的不确定集合，用该不确定集合表示目标相对于DMRS中各部雷达的确定频率响应区间；然后，根据上、下界已知的不确定集合，以最小化DMRS总发射能量为目标，在满足一定目标检测性能的条件下，建立基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形优化设计模型，并通过拉格朗日乘数法对模型进行求解；经迭代计算，得到在满足目标检测性能条件下使得DMRS总发射能量最小的各雷达稳健发射波形|Xi(f)|2作为最优解，将各雷达的稳健发射波形|Xi(f)|2代入模型中，即可得到符合约束条件的DMRS最小总发射能量。具体包括以下步骤：步骤1，获取分布式雷达系统探测区域目标频率响应模型集合，将目标频率响应模型集合建模为相对于雷达位置上、下界已知的归一化不确定集合用该上、下界已知的不确定集合表示目标相对于第i部雷达的确定频率响应区间。步骤2，根据指定的最大化输出信干噪比SINR、射频隐身性能的需求、雷达可发射的波形最大带宽、最小步进频率、各部雷达的发射天线增益和接收天线增益、加性高斯白噪声的功率谱、回波持续时间得到检测门限步骤3，根据雷达可发射的波形带宽、频率f点对应的杂波功率谱和噪声功率谱、步骤1中确定的目标相对于第i部雷达的确定频率响应区间以及步骤2得到的检测门限建立DMRS稳健波形|Xi(f)|2优化设计模型。步骤4，对步骤3建立的DMRS稳健波形|Xi(f)|2优化设计模型的目标函数引入拉格朗日乘子(μi，λ)，构建拉格朗日乘子式，根据该拉格朗日乘子式建立满足|Xi(f)|2≥0与非线性最优化求解的卡罗需-库恩-塔克条件的必要条件。步骤5，对步骤4中卡罗需-库恩-塔克条件的必要条件进行迭代计算得到在满足目标检测性能条件下使得DMRS总发射能量最小的各雷达稳健发射波形模的平方|Xi(f)|2表达式。步骤1中用该上、下界已知的不确定集合表示目标相对于第i部雷达的确定频率响应区间的数学模型为：其中，{fk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，其特征在于：首先根据先验知识，将目标的真实频率响应建模为上、下界已知的不确定集合，用该不确定集合表示目标相对于DMRS中各部雷达的确定频率响应区间；然后，根据上、下界已知的不确定集合，以最小化DMRS总发射能量为目标，在满足一定目标检测性能的条件下，建立基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形优化设计模型，并通过拉格朗日乘数法对模型进行求解；经迭代计算，得到在满足目标检测性能条件下使得DMRS总发射能量最小的各雷达稳健发射波形|Xi(f)|2作为最优解，将各雷达的稳健发射波形|Xi(f)|2代入模型中，即可得到符合约束条件的DMRS最小总发射能量。

【技术特征摘要】
1.一种基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，其特征在于：首先根据先验知识，将目标的真实频率响应建模为上、下界已知的不确定集合，用该不确定集合表示目标相对于DMRS中各部雷达的确定频率响应区间；然后，根据上、下界已知的不确定集合，以最小化DMRS总发射能量为目标，在满足一定目标检测性能的条件下，建立基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形优化设计模型，并通过拉格朗日乘数法对模型进行求解；经迭代计算，得到在满足目标检测性能条件下使得DMRS总发射能量最小的各雷达稳健发射波形|Xi(f)|2作为最优解，将各雷达的稳健发射波形|Xi(f)|2代入模型中，即可得到符合约束条件的DMRS最小总发射能量。2.根据权利要求1所述的基于射频隐身性能优化的DMRS稳健波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取分布式雷达系统探测区域目标频率响应模型集合，将目标频率响应模型集合建模为相对于雷达位置上、下界已知的归一化不确定集合用该上、下界已知的不确定集合表示目标相对于第i部雷达的确定频率响应区间；步骤2，根据指定的最大化输出信干噪比...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪飞，时晨光，李海林，周建江，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32