1.一种基于分式二次规划的认知雷达波形设计方法,其特征在于,所述方法包括:根据单基地雷达系统的脉冲周期内发送的脉冲信号序列,计算接收端信号的信干噪比;分别在所述脉冲信号序列的恒模约束下,构建所述信干噪比的第一问题模型,以及在所述脉冲信号序列的低PAR约束下,构建所述信干噪比的第二问题模型;所述第一问题模型和所述第二问题模型均为非凸二次分式规划问题;通过分式二次规划将所述非凸二次分式规划问题转化为二次规划问题,得到第一恒模二次规划问题和第二二次规划问题;在进行问题迭代求解时,若所述脉冲信号序列满足恒模约束时,求解所述第一恒模二次规划问题计算当前迭代步,若所述脉冲信号序列满足低PAR约束时,求解所述第二二次规划问题计算当前迭代步,通过交替迭代求解输出最优波形;通过构建分式二次规划的目标函数: ; ; ;其中, 为所述脉冲信号序列, 为接收滤波器, 为噪声能量, 为导向矢量的对角矩阵, 为中间变量, 为接收滤波器欧几里得范数的平方;将所述目标函数代入非凸二次分数规划问题进行二次规划问题的转化,得到第一恒模二次规划问题: ;其中, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为中间变量,以及第二二次规划问题: ;其中, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为预设峰值平均功率比, 为所述脉冲信号序列的2范数的平方, 为中间变量;将所述目标函数代入第一问题模型,得到问题 : ;将所述目标函数 的成立条件 代入问题 ,得到问题 : ;其中, 为超参数;通过对所述问题 进行转化,得到二次规划问题 : ;其中, 为优化变量, 为所述目标函数, 为超参数, 为所述优化变量的单位矩阵;令 ,将所述二次规划问题转化为第一恒模二次规划问题: ;其中, , 为所述优化变量的单位矩阵, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为大于 的最大特征值的参数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据单基地雷达系统的脉冲周期内发送的脉冲信号序列,计算接收端信号的信干噪比,包括:根据单基地雷达系统的脉冲周期内发送的脉冲信号序列,采用互模糊函数计算接收端信号的信干噪比: ; ;其中, 为码长为 的脉冲信号序列, 为接收滤波器, 为干扰在不同距离-多普勒单元的分布, 为噪声能量, 分别代表距离单元和多普勒单元索引, 为当前多普勒单元索引的频率, 为所述距离单元的移位矩阵,上标 为共轭转置, 为多普勒导向矢量, 为第 个散射单元的归一化多普勒频率, 为导向矢量的对角矩阵表达形式, 为接收滤波器欧几里得范数的平方, 为多普勒频率 对应导向矢量的对角矩阵表达形式, 为中间变量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在分别在所述脉冲信号序列的恒模约束下,构建所述信干噪比的第一问题模型的步骤之前,包括:通过将多普勒频率区间均分为 份,并设置所述脉冲信号序列的多普勒频率,生成所述脉冲信号序列的位移矩阵: ;其中, 为距离单元相隔数, 为所述脉冲信号序列的码长, 为所述脉冲信号序列的位移矩阵, , 分别为不同距离单元。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述脉冲信号序列的恒模约束下,构建所述信干噪比的第一问题模型,包括:在所述脉冲信号序列的恒模约束下,通过脉冲信号与接收滤波器利用互模糊函数赋形方法,构建所述信干噪比的第一问题模型: ;其中, 为所述脉冲信号的信干噪比, 为所述脉冲信号序列, 为所述接收滤波器。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述脉冲信号序列的低PAR约束下,构建所述信干噪比的第二问题模型,包括:在所述脉冲信号的PAR不大于预设峰值平均功率比时,所述脉冲信号序列处于低PAR约束,构建所述信干噪比的第二问题模型: ;其中, 为预设峰值平均功率比, 为所述脉冲信号的信干噪比, 为所述脉冲信号序列, 为所述接收滤波器, 为所述脉冲信号序列的2范数的平方。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在进行问题迭代求解时,若所述脉冲信号序列满足恒模约束时,求解所述第一恒模二次规划问题计算当前迭代步,若所述脉冲信号序列满足低PAR约束时,求解所述第二二次规划问题计算当前迭代步,通过交替迭代求解输出最优波形,包括:在进行问题迭代求解时,若所述脉冲信号序列满足恒模约束时,采用类幂迭代算法生成恒模迭代式,根据恒模迭代式求解所述第一恒模二次规划问题计算当前迭代步;若所述脉冲信号序列满足低PAR约束时,采用最近邻向量法生成低峰值平均功率比迭代式,根据所述低峰值平均功率比迭代式求解所述第二二次规划问题计算当前迭代步;根据所述当前迭代步输出最优脉冲信号序列,所述最优脉冲信号序列经所述接收滤波器处理后输出最优接收滤波器,通过交替迭代所述最优脉冲信号序列与所述最优接收滤波器输出最优波形。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,通过交替迭代所述最优脉冲信号序列与所述最优接收滤波器输出最优波形,还包括:根据所述最优波形与所述最优接收滤波器更新外层迭代参数,若所述外层迭代参数不等于预设的迭代条件,则更新所述超参数、所述优化变量、所述目标函数、所述中间变量 以及所述中间变量 ,反之,终止更新。
8.一种基于分式二次规划的认知雷达波形设计装置,其特征在于,所述装置包括:信干噪比计算模块,用于根据单基地雷达系统的脉冲周期内发送的脉冲信号序列,计算接收端信号的信干噪比;构建问题模块,用于分别在所述脉冲信号序列的恒模约束下,构建所述信干噪比的第一问题模型,以及在所述脉冲信号序列的低PAR约束下,构建所述信干噪比的第二问题模型;所述第一问题模型和所述第二问题模型均为非凸二次分式规划问题;问题转化模块,用于通过分式二次规划将所述非凸二次分式规划问题转化为二次规划问题,得到第一恒模二次规划问题和第二二次规划问题;通过构建分式二次规划的目标函数: ; ; ;其中, 为所述脉冲信号序列, 为接收滤波器, 为噪声能量, 为导向矢量的对角矩阵, 为中间变量, 为接收滤波器欧几里得范数的平方;将所述目标函数代入非凸二次分数规划问题进行二次规划问题的转化,得到第一恒模二次规划问题: ;其中, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为中间变量,以及第二二次规划问题: ;其中, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为预设峰值平均功率比, 为所述脉冲信号序列的2范数的平方, 为中间变量;将所述目标函数代入第一问题模型,得到问题 : ;将所述目标函数 的成立条件 代入问题 ,得到问题 : ;其中, 为超参数;通过对所述问题 进行转化,得到二次规划问题 : ;其中, 为优化变量, 为所述目标函数, 为超参数, 为所述优化变量的单位矩阵;令 ,将所述二次规划问题转化为第一恒模二次规划问题: ;其中, , 为所述优化变量的单位矩阵, 为所述脉冲信号序列,上标 为共轭转置, 为大于 的最大特征值的参数;波形设计模块,用于在进行问题迭代求解时,若所述脉冲信号序列满足恒模约束时,求解所述第一恒模二次规划问题计算当前迭代步,若所述脉冲信号序列满足低PAR约束时,求解所述第二二次规划问题计算当前迭代步,通过交替迭代求解输出最优波形。