1.一种面向捷变频雷达的脉间幅频相捷变波形设计方法,具体步骤如下:S1、基于脉间幅频相捷变信号的雷达回波建模;S2、雷达回波相参处理;S3、基于脉间幅频相捷变波形设计的优化问题构建;所述步骤S3具体如下:S31、以最小化WISL作为多普勒旁瓣优化准则,考虑联合设计幅相码字 和频率码字 ,建立目标函数表达式如下: (1)其中, ; 表示共轭转置操作, , 表示脉冲重复间隔, 表示光速, 表示第 个速度单元对应速度, 表示转置操作, , 表示雷达在一个相参处理时间内发射脉冲数, 表示第 个速度单元的NUDFT处理结果, 表示非负权值,且 ;S32、优化问题建模;考虑主瓣峰值功率约束为 ;峰均比约束为 , ;各脉冲频点的约束为 ;非感兴趣区间能量约束为 ;其中, 表示元素全为1的矩阵, 和 分别表示主瓣峰值功率和发射信号峰值幅度控制因子, , 、 分别表示第 个脉冲的幅度、初相, , 表示频率跳变编码, 表示可选频率编码集合, 表示存在干扰的频率编码集合, 表示非感兴趣旁瓣允许最大能量, ;根据所述设计准则和实际约束条件,最终形成优化问题表达式如下: (2)S4、优化问题求解。
2.根据权利要求1所述的一种面向捷变频雷达的脉间幅频相捷变波形设计方法,其特征在于,所述步骤S1具体如下:S11、脉间幅频相捷变信号建模;设定雷达在一个相参处理时间内共发射 个脉冲,脉内采用相同的调制波形,则脉间幅频相捷变信号模型表达式如下: (3)其中, 表示时间, 表示基带波形, 、 、 和 分别表示第 个脉冲的幅度、初相、发射时刻和载频, , 表示脉冲重复间隔, , 表示跳频间隔, 表示基准载频, 表示频率跳变编码, , 表示总跳频点数;S12、雷达回波建模;设定雷达观测场景中存在一个动目标,在 时刻相对雷达的距离为 ,以径向速度 向雷达运动,其下变频后的回波表达式如下: (4)其中, 表示与相对距离、天线增益和发射功率等相关的常复数幅度因子, , , 表示光速。
3.根据权利要求2所述的一种面向捷变频雷达的脉间幅频相捷变波形设计方法,其特征在于,所述步骤S2具体如下:S21、匹配滤波处理;设定匹配滤波器的响应为 , 表示共轭操作符,则处理后的回波信号表达式如下: (5)其中, 表示基带波形带宽, 表示目标回波脉压后的幅度因子, 表示归一化辛格函数, 表示快时间, ;在 时刻采样,得到目标处慢时间回波表达式如下: (6)令 , ,定义脉间幅相码字 和频率码字 ,则式(6)的向量形式表达式如下: (7)其中, 表示转置操作, 表示与目标速度耦合的导向矢量, 表示与目标距离耦合的导向矢量, 表示哈达玛乘积算子; 和 的表达式如下: (8) (9)S22、相位补偿和非均匀离散傅里叶变换处理NUDFT;基于认知雷达跟踪模式下目标距离的先验信息和设计的频率码字, 项被有效补偿;相位补偿过后,将整个速度区间划分为 个单元,第 个速度单元对应速度为 , ,则对于第 个速度单元的NUDFT处理结果表达式如下: (10)其中, 表示共轭转置操作, 。
4.根据权利要求3所述的一种面向捷变频雷达的脉间幅频相捷变波形设计方法,其特征在于,所述步骤S4具体如下:S41、问题 求解算法框架搭建;基于坐标下降CD方法和一阶迭代凸逼近方法交替更新幅相码字和频率码字,不断最小化目标函数 ,最终获得问题 的一个增强解,具体如下:在第 次迭代时,给定一个脉间幅相码字 ,通过最小化 获得第 次迭代时的最优频率码字 ;在 更新之后,最小化 得到第 次迭代时幅相码字 的一个满意解;在第 次迭代过程中,求解如下两个优化问题: (11) (12)S42、问题 求解;运用CD算法对问题 进行求解;CD算法每次迭代只更新变量 的一个维度,即把每一个脉冲的载频作为变量,另外 个载频作为常量,遍历所有脉冲,在所有满足约束条件的频点中找到使目标函数最小的频点,则在第 次迭代时,得到 的迭代表达式如下: (13)其中, 表示将第 次迭代结果的第 个脉冲的频率更新为第 个可选频点后的载频序列, ;S43、问题 求解;问题 中第二个约束和第三个约束均为二次非凸约束;借助围绕 的一阶泰勒展开,通过其凸上界函数来近似,并引入非负松弛变量 ,则在第 次迭代时,问题 改写表达式如下: (14)其中, 和 表示正惩罚因子;问题 是一个典型的二次约束二次规划QCQP凸优化问题,通过凸优化工具箱cvx快速求解。