[發明專利]頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法有效
| 申請號: | 202010684701.7 | 申請日: | 2020-07-16 |
| 公開(公告)號: | CN111999703B | 公開(公告)日: | 2023-10-24 |
| 發明(設計)人: | 時晨光;丁琳濤;王奕杰 | 申請(專利權)人: | 南京航空航天大學 |
| 主分類號: | G01S7/02 | 分類號: | G01S7/02;G01S7/40;H04B7/0413 |
| 代理公司: | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人: | 徐紅梅 |
| 地址: | 210016 江*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 頻控陣 mimo 雷達 通信 一體化 系統 射頻 輻射 控制 方法 | ||
1.頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1、確定頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的系統組成及目標先驗知識;
S2、分別構建表征頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標方位角參數估計性能和目標距離參數估計性能的克拉美-羅下界表達式;
S3、建立頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制優化模型;
S4、求解頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制優化模型。
2.根據權利要求1所述的頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法,其特征在于,步驟S1中頻控陣MIMO雷達通信一體化系統包括M個發射陣元和M個接收陣元,其中,發射陣元和接收陣元的間距均為D,發射信號波長為λ,該系統通過設置不同陣元上對發射正交信號附加的頻率增量值,在對目標進行參數估計的同時完成與己方通信系統之間的信息傳輸;
發射陣列上第n個陣元的發射信號頻率fn為:
fn=f0+(n-1)△fn (1);
其中,f0為發射信號載頻,△fn為第n個陣元的頻率增量,表示為:
△fn=an·△f (2);
其中,△f為單位頻率增量,an∈{-1,1}為二元變量,當an=-1時,表示系統發射通信符號0;當an=1時,表示系統發射通信符號1;
另外,根據先驗知識,獲取目標方位角為φ,目標與頻控陣MIMO雷達通信一體化系統之間的距離為r。
3.根據權利要求1所述的頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法,其特征在于,步驟S2具體為:
頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標方位角參數估計的Fisher信息表示為:
其中,c為光速,φ為目標方位角,D為發射陣元和接收陣元的間距,λ為發射信號波長,M為發射陣元或接收陣元的個數,△fn為第n個陣元的頻率增量,SNR為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統接收機的輸出信噪比,表示為:
其中,prad為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的射頻輻射功率,β為目標相對于頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的散射系數,為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統接收機的噪聲功率;
根據式(3),對Fφ求倒數,即得到頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標方位角參數估計性能的克拉美-羅下界表達式,如下所示:
類似地,頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標距離參數估計的Fisher信息表示為:
其中,△f為單位頻率增量;
根據式(6),對Fr求倒數,即得到頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標距離參數估計性能的克拉美-羅下界表達式,如下所示:
4.根據權利要求1所述的頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法,其特征在于,步驟S3中根據一定的目標方位角參數估計克拉美-羅下界閾值χφ和目標距離參數估計克拉美-羅下界閾值χr,建立頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制優化模型,如下所示:
其中,prad為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的射頻輻射功率,CRBφ為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標方位角參數估計性能的克拉美-羅下界,CRBr為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統目標距離參數估計性能的克拉美-羅下界,為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的最大射頻輻射功率。
5.根據權利要求1所述的頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制方法,其特征在于,步驟S4中求解頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制優化模型的方法為:
令
其中,c為光速,φ為目標方位角,D為發射陣元和接收陣元的間距,λ為發射信號波長,M為發射陣元或接收陣元的個數,△fn為第n個陣元的頻率增量,SNR為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統接收機的輸出信噪比,△f為單位頻率增量;
通過基本數學運算,對頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射控制優化模型進行求解,即得到在滿足一定的目標方位角參數估計克拉美-羅下界閾值和目標距離參數估計克拉美-羅下界閾值條件下,使得頻控陣MIMO雷達通信一體化系統射頻輻射功率最小的功率功率值為:
其中,表示頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的射頻輻射功率prad的最優解,為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的最大射頻輻射功率,χφ為目標方位角參數估計克拉美-羅下界閾值,χr為目標距離參數估計克拉美-羅下界閾值,β為目標相對于頻控陣MIMO雷達通信一體化系統的散射系數,為頻控陣MIMO雷達通信一體化系統接收機的噪聲功率,min{x,y}表示求取x與y中的最小值,max{u,v}表示求取u與v中的最大值。
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