宽带认知雷达低峰均比波形快速设计算法

《宽带认知雷达低峰均比波形快速设计算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAerOnaulicaetAstrOnauticaSinicaFeb．252016VoI．37No2688．694ISSN1000．6893CN11．1929／Vhtlp：∥hkxb．buaaedu．cnhkxb(罾buaa．edu．cn宽带认知雷达低峰均比波形快速设计算法唐波*电子工程学院504教研室，合肥230037摘要：发射波形设计是宽带认知雷达系统的关键技术。为了提高宽带认知雷达系统对距离扩展目标的检测性能，建立了目标检测模型，分析了系统的检测性能，在此基础之上研究了基于最大

2、输出信干噪比(SINR)的低峰均比(PAR)波形设计算法。通过将原波形优化问题等效为接收权值与低峰均比波形的联合优化问题，同时利用循环优化的思想，提出了一种低峰均比波形快速设计算法。相比于现有的梯度法以及凸优化算法，该算法所设计的恒模波形信干噪比与二者相当，但算法实现难度明显变小，计算复杂度明显降低。仿真结果证实了算法的有效性。关键词：宽带认知雷达；距离扩展目标；波形设计；低峰均比(PAR)波形；输出信干噪比(SINR)；循环优化中图分类号：V243．2；TN959．73文献标识码：A文章编号：10

3、006893(2016)02一0688一07认知雷达是一种能够感知和理解复杂电磁环境并在此基础之上进行推理决策的新体制雷达系统[1。2]，是未来雷达系统的重要发展方向之一，近年来在国内外引起了巨大的关注。在认知雷达系统中，基于所感知的环境以及目标先验知识设计发射波形是关键技术之一，有助于显著地提高系统在复杂环境中的目标检测、参数估计、跟踪及识别性能[3_8]。宽带认知雷达是指发射大带宽信号的认知雷达系统。宽带雷达系统具有很高的距离分辨率，相比于窄带雷达系统在目标成像以及识别等方面具有明显的优势[9]

4、。与此同时，很多目标的尺寸超过了系统距离分辨单元的大小，不能再视作点目标，因此雷达视线方向上的多个强目标散射点回波就会分布在多个距离单元中。在宽带雷达系统中，这类目标又被称为距离扩展目标口”11]。为了提高宽带认知雷达系统对于距离扩展目标的检测性能，系统设计发射波形时必须恰当地选择优化准则。目前有2种准则可用于设计面向检测性能最优的认知雷达发射波形。其中第1种优化准则引入了信息论中的相对熵概念口21“。当发射波形使得2类假设概率密度分布之间的相对熵达到最大时，则系统的检测性能可以渐近地达到最优。第2

5、种则基于最大化输出信干噪比(SINR)来优化发射波形[15。19]。然而基于最大输出信干噪比的现有波形设计方法大都仅考虑了波形的发射能量约束。在工程实际中，为了能够使得雷达发射机工作在饱和状态以便发挥其最大效能，同时为了避免放大器的非线性使得发射波形失真，通常要求雷达发射波形具有较低的峰均比(Peak—to—AveragePowerRatio，PAR)或者恒定包络[20。21]。因此实际系统设计发射波形时还必须考虑波形的峰均比约束。文献[18]研究了基于最大化输出信干噪比的宽带认知雷达恒模波形设计方

6、法，并提出了一种基于梯度下降法的波形优化算法。文献[19]则利用半正定松弛(Semidefinite收稿日期：2015—01．27；退修日期：2015．04—23；录用日期：2015—05-05；网络出版时间：2015·05-2509：54网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／111929V201505250954．003htmI基金项目：国家自然科学基金(61201379)；安徽省自然科学基金(1208085QFl03，1608085MFl23)*通讯作者．Tel．：0551

7、—65927461E—mai

8、：tangb006@gma¨_com}

9、甩榕武t唐波．宽带认知雷达低峰均比波形快速设计算法￡Jj．航空学掇．2016．37(2)：688—694．TANGB．EHicienldesigna

10、gor{l}Imof

11、owPARwaveformforWideband∞gnI{

12、veradar!Jj．ActaAeronauticaetAs打onauticas’nica．2016，37(2)：688-694．唐波：宽带认知雷达低峰均比波形快速设计算法Relaxation，SDR)

13、以及凸优化算法来设计使得输出信干噪比最大的恒模波形。然而需要指出的是，梯度下降法以及凸优化算法只能设计恒模波形，不能设计任意峰均比约束下的雷达发射信号。此外，这2种算法运算量很大，难以设计长码波形，进而影响宽带认知雷达系统的最大作用距离。本文建立了宽带认知雷达的目标检测模型，分析了系统的检测概率和虚警概率。为了改善系统检测性能，在此基础之上研究了基于最大化输出信干噪比的低峰均比波形设计算法，并提出了一种快速设计算法。该算法所设计的波形检测性能与现有算法相当，但复杂度明