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专利号: 2021102910711
申请人: 电子科技大学长三角研究院(衢州)
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:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于:对MIMO雷达波形基于流形优化生成最优解的步骤如下:步骤1:构造随机初始波形s0;

步骤2:初始化参数k=1,计算步骤3:通过Armoji线性搜索方法计算步长tk;

步骤4:采用黎曼最陡下降算法并收缩运算更新sk+1;

步骤5:更新黎曼梯度,黎曼梯度为欧式梯度在切空间TsV上的正交投影;

步骤6:采用向量变换法则将dk转换到切空间步骤7:计算Polark‑Ribière参数βk,并令k=k+1;

k+1

步骤8:如果||gradf(s)||≤ε,其中ε是控制收敛的参数,输出波形的最优解sopt=s ;

否则,回到第3步直至收敛;

最优解为MIMO雷达发射机的发射波形。

2.根据权利要求1所述的基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于,所述MIMO雷达拥有Nt根发射天线和NR根接收天线,发射波形Sm为表示第n根天线的第m个快拍的发射波形, n=1,2,…,NT,m=1,2,…,M远场目标接收端的数据矩阵表示为:xm=α0A(θ0)sm+dm+vm          (1)其中:

1)α0是散射系数,θ0是方位角,

2) at(θ)为发射端的方向向量,ar(θ)为接收端的方向向量,at(θ)和ar(θ)分别表示为:

3) m=1,2,…,M,表示K个信号独立的点干扰信号的叠加向量,

4) m=1,2,…,M,表示高斯白噪声向量,其均值为0,方差为 满足

3.根据权利要求2所述的基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于,包括对于第k个干扰源的方向为θk,d(m)表示为:其中,散射系数为αk,k=1,2,…,K。

4.根据权利要求2所述的基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于,还包括搭建基于流形优化的最小化问题的优化模型:其中,优化问题为计算SINR的推导结果,即 包括计算接收到的信号能量,干扰能量和噪声能量;

波形s的各个模值均控制为1,即其中 噪声能量是 接收的干扰能量可以被计算如下:目标能量其计算如下:

其中 表示波形协方差矩阵;

其中

5.根据权利要求4所述的基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于,基于流形优化的最小化问题的优化模型用于恒模约束问题求解,同时转换为流形V上的一个无约束优化问题的优化模型,V表示如下:流形V上的一个无约束优化问题的优化模型为:对于V上的一个点s来说,其的切向量被定义为从流形V上通过s的任意平滑曲线相切的向量,这些切向量构建了一个切平面,被表示为TsV:其中εs是在点s上的一个切向量, 表示MNT维的零向量,切空间TsV可以将V转向一个欧式空间 的黎曼子流形,进行收缩操作,将更新后的变量收缩回原流形V:定义黎曼梯度为grad f(s),其满足其中

表示f(s)在方向εs∈TsV上对s的一阶导数,黎曼梯度为欧式梯度在切空间TsV上的正交投影,令▽f表示f(s)的欧式梯度,则f(s)的黎曼梯度为:其中 表示▽f到TsV上的正交投影,▽f计算如下:采用黎曼共轭梯度(RCG)算法来解决流形V上的一个无约束优化问题。

6.根据权利要求5所述的基于流形优化的MIMO雷达波形生成方法,其特征在于,采用黎曼共轭梯度(RCG)算法来解决流形V上的一个无约束优化问题的具体步骤如下:描述RCG算法之前,通过重构搜索方向dk,共轭梯度(CG)方法在最陡下降算法的基础上添加一层复杂度,dk在CG方法中被第k‑1步的搜索方向dk‑1和当前的最陡下降方向联合决定:

dk=‑▽xf(xk)+uk‑1dk‑1              (18)其中uk‑1是一个需要合理设置的参数,在欧式空间地最陡下降算法迭代步骤可表示为xk+1=xk+tkdk                      (19)其中dk=‑▽xf(xk)是在点xk的最陡下降方向,▽xf(xk)是f(x)的欧式梯度,tk>0是步长,再通过(13)的收缩运算得到:为了保证f(s)在每一次迭代中是单调递减的,RCG算法采用Armiko线性搜索方法选择步长tk,黎曼共轭梯度 的更新方法由下给出:其中uk‑1是Polark‑Ribière参数,Trans表示为:Trans代表向量变换法则,将切向量 从点sk‑1∈V到另一个点sk∈V。