雷达嵌入式通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了雷达嵌入式通信方法及系统，其中方法包括在雷达端，采用功率谱匹配的方法建立目标函数，并用拟牛顿方法对其求解得到离散阻带约束波形，并对其发射；在标签端，调制离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息得到通信信号，根据通信信号和雷达散射回波得到雷达接收信号，并对其发射；能避免同频信号干扰，提高通信信号的频带利用率和通信信息数，并在保持雷达探测性能的情况下，实现通信的低误码率和低拦截率。率和低拦截率。率和低拦截率。

【技术实现步骤摘要】
雷达嵌入式通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达通信领域，特别是雷达嵌入式通信方法及系统。

技术介绍

[0002]雷达嵌入式通信(Radar Embedded Communication，REC)是将少量通信信息嵌入到雷达波形中，实现雷达响应标签与雷达的主动通信。雷达嵌入式通信是以雷达回波作为通信信号的载体实现友方设备之间的隐蔽通信。雷达、通信和导航系统在社会中的应用越来越广泛，导致频谱资源变得十分稀缺，从而使得雷达和通信系统不得不工作在同一频段内。频谱共存会带来信号之间相互干扰的问题，使得雷达嵌入式通信的性能降低，受干扰情况多。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供雷达嵌入式通信方法及系统。
[0004]本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：
[0005]本专利技术的第一方面，雷达嵌入式通信方法，由与第二通信设备进行通信的第一通信设备执行，所述雷达嵌入式通信方法包括以下步骤：
[0006]根据理想功率谱通过功率谱匹配的方法得到离散阻带约束波形序列的目标函数；
[0007]对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解，得到离散阻带约束波形；
[0008]发射对应所述离散阻带约束波形的雷达信号；
[0009]接收由所述第二通信设备发射的雷达接收信号，其中所述雷达接收信号是所述第二通信设备接收所述雷达信号，调制所述离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息得到通信信号，根据所述通信信号和雷达散射回波得到的。
[0010]根据本专利技术的第一方面，所述离散阻带约束波形序列的目标函数为：式中为理想功率谱，s为所要得到的离散阻带约束波形，Θ＝[θ1,θ2,
…
,θ
N
]为所要得到的离散阻带约束波形的相位矢量，A为离散傅里叶变换矩阵。
[0011]根据本专利技术的第一方面，所述对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解，包括：利用拟牛顿法对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解。
[0012]本专利技术的第二方面，雷达嵌入式通信方法，由与第一通信设备进行通信的第二通信设备执行，所述雷达嵌入式通信方法包括以下步骤：
[0013]接收由所述第一通信设备发射的所述雷达信号，其中所述雷达信号是所述第一通信设备根据理想功率谱通过功率谱匹配的方法得到离散阻带约束波形序列的目标函数，对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解得到离散阻带约束波形，对应所述离散阻带约束波形得到的；
[0014]调制所述离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息，得到通信信号；
[0015]根据所述通信信号和雷达散射回波得到雷达接收信号；
[0016]发射所述雷达接收信号。
[0017]根据本专利技术的第二方面，所述调制离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息，得到通信信号具体包括以下步骤：
[0018]将所述离散阻带约束波形转换为托普利兹矩阵；
[0019]将所述托普利兹矩阵进行特征值分解，得到N个特征值和N个特征向量且所述特征向量与所述特征值一一对应；
[0020]将N个所述特征值排序，将(N-L)个最小特征值所对应的(N-L)个特征向量构成矩阵V
s
，其中L是由所述雷达响应标签和所述雷达接收机共同决定的常数值；
[0021]根据矩阵V
s
得到k个组合矩阵，其中设V
s
＝[v
11 v2ꢀ…ꢀ
v
N-L
]，v1，v2，
…
，v
N-L
为矩阵V
s
的列向量，k个组合矩阵分别表示为：k为通信信息的数量；
[0022]根据所述组合矩阵得到通信信号，所述通信信号表示为：其中b1、b2…
b
k
为伪随机Nx1向量。
[0023]根据本专利技术的第二方面，所述雷达接收信号为y
r
(t)＝α
k
c
k
(t)+y
s
(t)+n(t)，式中n(t)为系统噪声，y
s
(t)为雷达散射回波，α
k
为对所述通信信号造成的损失，c
k
(t)为所述通信信号。
[0024]本专利技术的第三方面，雷达嵌入式通信系统，包括相互通信的第一通信设备和第二通信设备；
[0025]所述第一通信设备包括：
[0026]波形计算模块，用于根据理想功率谱通过功率谱匹配的方法得到离散阻带约束波形序列的目标函数，并用于对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解，得到与所述理想功率谱密度接近的离散阻带约束波形；
[0027]与所述波形计算模块连接的雷达，用于发射对应所述离散阻带约束波形的雷达信号；
[0028]雷达接收机，用于接收所述雷达接收信号；
[0029]所述第二通信设备包括：
[0030]信号接收器，用于接收所述雷达发射的所述雷达信号；
[0031]与所述信号接收器连接的信号计算模块，用于调制所述离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息得到通信信号，并用于根据所述通信信号和雷达散射回波得到雷达接收信号；
[0032]与所述信号计算模块连接的雷达响应标签，用于发射所述雷达接收信号。
[0033]根据本专利技术的第三方面，所述离散阻带约束波形序列的目标函数为：式中为理想功率谱，s为所要得到的离散阻带约束波形，Θ＝[θ1,θ2,
…
,θ
N
]为所要得到的离散阻带约束波形的相位矢量，A为离散傅里叶变换矩阵。
[0034]根据本专利技术的第三方面，所述信号计算模块被配置为执行以下步骤以得到所述通信信号：
[0035]将所述离散阻带约束波形转换为托普利兹矩阵；
[0036]将所述托普利兹矩阵进行特征值分解，得到N个特征值和N个特征向量且所述特征向量与所述特征值一一对应；
[0037]将N个所述特征值排序，将(N-L)个最小特征值所对应的(N-L)个特征向量构成矩阵V
s
，其中L是由所述雷达响应标签和所述雷达接收机共同决定的常数值；
[0038]根据矩阵V
s
得到k个组合矩阵，其中设V
s
＝[v
1 v2ꢀ…ꢀ
v
N-L
]，v1，v2，
…
，v
N-L
为矩阵V
s
的列向量，k个组合矩阵分别表示为：k为通信信息的数量；
[0039]根据所述组合矩阵得到通信信号，所述通信信号表示为：其中b1、b2…
b
k
为伪随机Nx1向量。
[0040]根据本专利技术的第三方面，所述雷达接收信号为y
r
(t)＝α
k
c
k
(t)+y
s
(t)+n(t)，式中n(t)为系统噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.雷达嵌入式通信方法，由与第二通信设备进行通信的第一通信设备执行，其特征在于，所述雷达嵌入式通信方法包括以下步骤：根据理想功率谱通过功率谱匹配的方法得到离散阻带约束波形序列的目标函数；对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解，得到离散阻带约束波形；发射对应所述离散阻带约束波形的雷达信号；接收由所述第二通信设备发射的雷达接收信号，其中所述雷达接收信号是所述第二通信设备接收所述雷达信号，调制所述离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息得到通信信号，根据所述通信信号和雷达散射回波得到的。2.根据权利要求1所述的雷达嵌入式通信方法，其特征在于，所述离散阻带约束波形序列的目标函数为：式中为理想功率谱，s为所要得到的离散阻带约束波形，Θ＝[θ1,θ2,
…
,θ
N
]为所要得到的离散阻带约束波形的相位矢量，A为离散傅里叶变换矩阵。3.根据权利要求1或2所述的雷达嵌入式通信方法，其特征在于，所述对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解，包括：利用拟牛顿法对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解。4.雷达嵌入式通信方法，由与第一通信设备进行通信的第二通信设备执行，其特征在于，所述雷达嵌入式通信方法包括以下步骤：接收由所述第一通信设备发射的所述雷达信号，其中所述雷达信号是所述第一通信设备根据理想功率谱通过功率谱匹配的方法得到离散阻带约束波形序列的目标函数，对所述离散阻带约束波形序列的目标函数求解得到离散阻带约束波形，对应所述离散阻带约束波形得到的；调制所述离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息，得到通信信号；根据所述通信信号和雷达散射回波得到雷达接收信号；发射所述雷达接收信号。5.根据权利要求4所述的雷达嵌入式通信方法，其特征在于，所述调制离散阻带约束波形并嵌入要传输的通信信息，得到通信信号具体包括以下步骤：将所述离散阻带约束波形转换为托普利兹矩阵；将所述托普利兹矩阵进行特征值分解，得到N个特征值和N个特征向量且所述特征向量与所述特征值一一对应；将N个所述特征值排序，将(N-L)个最小特征值所对应的(N-L)个特征向量构成矩阵V
s
，其中L是由所述雷达响应标签和所述雷达接收机共同决定的常数值；根据矩阵V
s
得到k个组合矩阵，其中设V
s
＝[v
11 v2ꢀ…ꢀ
v
N-L
]，v1，v2，
…
，v
N-L
为矩阵V
s
的列向量，k个组合矩阵分别表示为：k为通信信息的数量；
根据所述组合矩阵得到通信信号，所述通信信号表示为：其中b1、b2…
b
k
为伪随机Nx1向量。6.根据权利要求4所述的雷达嵌入式通信方法，其特征在于，所述雷达接收信号为y
r
(t)＝α
k
c
k
(t)+y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦超云，刘子明，黄传好，秦传波，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：