稳健的恒模序列设计与处理方法

摘要

恒模序列设计主要通过优化相位，设计具有恒定幅度和良好模糊等特性的相位编码序列，其能有效克服发射机中非线性放大器的影响，充分利用发射功率，已成为雷达及通信等领域的重要研究方向之一。基于先验信息的恒模序列设计能大幅提高系统性能，当先验信息往往存在偏差时，以此设计的恒模序列会恶化系统性能。因此，为保证系统在不确定信息下的工作稳定性，稳健的恒模序列设计与处理方法成为当下研究的热点及难点。 本文主要基于认知雷达探测问题，以信噪比（SNR）及信干噪比（SINR）为优化准则，开展了不同检测问题下的稳健恒模序列设计方法研究，主要内容包括： 1、针对点目标检测问题，首先考虑色噪声干扰，本文基于滤波器组思想建立不确定目标多普勒下的 max-min 优化问题，并用半正定规划（SDP）方法优化恒模序列以提高滤波器组的最小 SNR。然后对于信号相关干扰，本文基于杂波频率向量协方差的二次不确定约束建立 max-min 优化问题，并提出了一种基于丁克尔巴赫（Dinkelback）方法的迭代算法优化滤波向量及发射序列，相对于 SDP 类算法有明显的效率及性能提升。 2、针对扩展目标检测问题，首先考虑色噪声干扰，本文改进了不确定目标脉冲响应（TIR）下的稳健序列设计方法，增加序列的恒模约束，同时基于TIR矩阵的二次不确定约束建立max-min优化问题，并利用SDP及power-method迭代算法求解恒模序列。然后对信号相关杂波干扰，本文基于杂波脉冲响应（CIR）矩阵的二次不确定约束建立max-min优化问题，并提出了一种基于Dinkelback方法的迭代算法求解。 3、针对信号相关杂波背景下的MIMO雷达STAP技术，本文分析了不确定杂波信息下的稳健恒模序列设计与处理方法。依据杂波的二维空时耦合特性定义杂波导向矢量，并基于其协方差的二次不确定约束建立 max-min 优化问题，最后采用一种涉及power-method迭代的序列迭代方法求解。 仿真验证了以上稳健设计及算法的有效性，相对于基于精确信息的最优设计，以上稳健设计能有效对抗目标或环境信息的不确定度，显著提高不确定信息下的最差SNR（W-SNR）或最差SINR（W-SINR）。

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MASTER THESIS

摘 要

ABSTRACT

目 录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 稳健序列设计研究现状

1.2.1 稳健序列设计问题

1.2.2 研究现状

1.3 论文的主要研究内容及章节安排

1.3.1 论文的主要研究内容

1.3.2 论文的章节安排

第二章 基于点目标检测的稳健恒模序列设计与处理

2.1 色噪声干扰下的稳健恒模序列设计

2.1.1 慢时间回波与处理模型

2.1.2 参数不确定度分析

2.1.3 稳健设计优化问题建模

2.1.4 稳健设计优化问题求解

2.1.5 仿真实验

2.2 信号相关杂波下的稳健恒模序列设计与处理

2.2.1 慢时间回波与处理模型

2.2.2 参数不确定度分析

2.2.3 稳健设计优化问题建模

2.2.4 稳健设计优化问题求解

2.2.5 仿真实验

2.2.6 拓展应用

2.3 本章小结

第三章 基于扩展目标检测的稳健恒模序列设计与处理

3.1 色噪声干扰下的稳健恒模序列设计

3.1.1 回波与处理模型

3.1.2 参数不确定度分析

3.1.3 稳健设计优化问题建模

3.1.4 稳健设计优化问题求解

3.1.5 仿真实验

3.2 信号相关杂波下的稳健恒模序列设计与处理

3.2.1 回波与处理模型

3.2.2 参数不确定度分析

3.2.3 稳健设计优化问题建模

3.2.4 稳健设计优化问题求解

3.2.5 仿真实验

3.3 本章小结

第四章 基于MIMO雷达STAP的稳健恒模序列设计与处理

4.1 STAP技术原理

4.1.1 杂波特性

4.1.2 STAP原理

4.1.3 杂波多普勒与其空间频率的关系

4.2 STAP中稳健的恒模序列设计与处理

4.2.1 基于MIMO雷达的STAP信号模型

4.2.2 参数不确定度分析

4.2.3 稳健设计优化问题建模

4.2.4 稳健设计优化问题求解

4.2.5 仿真实验

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 未来展望

致 谢

参考文献

攻硕期间研究成果