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专利号: 2020104045223
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.杂波下基于ADMM的低截获频控阵MIMO雷达收发系统的设计方法,其特征是,包括:S0:构建多比例优化问题初始化外循环迭代次数k=0,初始化内循环迭代次数n=0,随机初始化发射波束矩阵W,记为wm0表示第m个发射天线对应的发射波束向量初始值,m=1,2,…Mt;

其中:ωp是第p个目标函数的加权,ωp∈[0,1],且满足

P(W)为空间发射功率,SINR(x,W)为接收端信号经接收滤波器后的输出信干噪比;

1K表示K×1的全1向量,表示Mt×1的全1向量,Et表示每个天线上的发射能量;

S1:固定当前的发射波束矩阵W,基于多比例优化问题,利用自适应波束法计算接收滤波器当前所计算的接收滤波器即第k次迭代下的接收滤波器,记为xk;

其中:W1的定义为:表示Mt×Mt的单位矩阵;

v(r,θ)表示虚拟阵列的导向向量,b(θ)表示接收天线阵列的导向向量,a(r,θ)表示发射天线阵列的导向向量;Rcje的定义为:Rcje=Rc+Rj+Re,其中,Rc,Rj和Re分别为杂波协方差矩阵、干扰协方差矩阵和噪声协方差矩阵;在第k次外循环迭代下,执行步骤S2:S2:固定本次迭代下的接收滤波器xk,利用交替方向乘子法更新发射波束向量d,d=vec(W);本步骤进一步包括:S201:更新辅助变量h,本子步骤进一步包括:S 2 0 1 a :构建分式规划问题其中,t 1 、t 2 定义为:是由接收滤波器构成的矩阵,即x=vec(X),A(r,θ)=a(r,θ)aH(r,θ),IK表示K×K的单位矩阵,K为发射信号矢量集中正交波形信号数量,K≤Mt;h为辅助变量;Q表示杂波散射体数量,q表示第q个杂波散射体,分别用rc,q和θc,q表示第q个杂波处的距离和角度,表示第q个杂波的协方差;α(x)=xHRjex/MtEt,Rje=Rj+Re;S201b:在ADMM框架下,通过引入变量z1、z2、u、v,将上述分式规划问题转化到增广拉格朗日函数ft(d,h,t1,t2,z1,z2,u,v),从而获得目标函数:其中,ρ1,ρ2,ρ3,ρ4均为惩罚参数,且均大于0;RAt定义为:RAt=RA-t1/MtEt;Rxt定义为:Rxt=Rcvx-t2Rvx;

S201c:对上述目标函数求关于h的导数,并令导数得h=Ω-1γ,利用h=Ω-1γ更新当前的h,更新后的h记为hn+1;

Ω定义为:

γ定义为:

其中:带上标n的参数均在第n次内循环迭代时的参数值;

S202:已知迭代值更新发射波束向量d,本子步骤进一步包括:

S202a:构建目标函数:

S202b:对上述目标函数求关于d的导数,并令导数得d=Γ-1η,利用d=Γ-1η更新当前的d,更新后的d记为dn+1;

Γ定义为:

η定义为:

S 2 0 3 :已知迭代值利用数,输出当前的d;S3:令k=k+1,重复步骤S1~S2,至迭代次数达到预设的最大外循环迭代次数或|SINR(k+1)-SINR(k)|/SINR(k)小于预设误差,SINR(k)、SINR(k+1)分别表示本次和下次迭代下所计算的信干噪比;S4:基于最终的发射波束矩阵和接收滤波器设计低截获的频控阵MIMO雷达系统。2.如权利要求1所述的杂波下基于ADMM的低截获频控阵MIMO雷达收发系统的设计方法,其特征是:发射信号在目标(r,θ)处的空间发射功率P(W)定义为:3.如权利要求1所述的杂波下基于ADMM的低截获频控阵MIMO雷达收发系统的设计方法,其特征是:所述发射天线阵列的导向向量其中:表示第m个发射天线相对第1个发射天线的相位;

信干噪比的计算公式为:其中,表示期望目标信号的协方差,β(r,θ)表示位于角度θ、相对于发射阵列第1个阵元距离r处的目标散射体幅度。