一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生mimo雷達(dá)信號的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生MIMO雷達(dá)信號的方法及裝置，該方法包括：產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性調(diào)頻信號；以及將線性調(diào)頻信號應(yīng)用于MIMO雷達(dá)的陣元上的跳頻持續(xù)時間段內(nèi)以產(chǎn)生MIMO雷達(dá)信號。
【專利說明】-種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΙΜΟ雷達(dá)信號的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及ΜΜ0雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號 的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] ΜΜ0 (多輸入多輸出）雷達(dá)可以提高系統(tǒng)性能，因此，受到越來越多地關(guān)注。
[0003] -個好的ΜΜ0雷達(dá)信號需要滿足大時間帶寬積、低峰均比、良好的模糊特性和相 關(guān)性能?，F(xiàn)有的產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的方法主要有：利用發(fā)射信號的相關(guān)矩陣使能量發(fā)射到 理想的范圍角的信號產(chǎn)生方法；同時考慮所有設(shè)計信號的特性及其相關(guān)矩陣來產(chǎn)生信號的 方法；最優(yōu)化ΜΙΜΟ雷達(dá)模糊函數(shù)來產(chǎn)生信號的方法。
[0004] 現(xiàn)有的這些方法能夠產(chǎn)生的信號的路數(shù)較少，一般只能產(chǎn)生兩路信號，當(dāng)信號路 數(shù)增加時，相關(guān)性能與模糊特性急劇下降，不能滿足實際應(yīng)用中的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的方法及裝置，能 夠在無需假定任何先驗信息的情況下產(chǎn)生多路ΜΙΜΟ雷達(dá)信號。
[0006] 本發(fā)明的一個實施例提供了一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΙΜΟ雷達(dá)信號的方法，包括： 產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性調(diào)頻信號；以及將線性調(diào)頻信號應(yīng) 用于ΜΜ0雷達(dá)的陣元上的跳頻持續(xù)時間段內(nèi)以產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號。
[0007] 本發(fā)明的另一個實施例提供了一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的裝置，包 括：線性調(diào)頻信號產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性 調(diào)頻信號；以及信號疊加模塊，用于將線性調(diào)頻信號應(yīng)用于ΜΙΜΟ雷達(dá)的陣元上的跳頻持續(xù) 時間段內(nèi)以產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖 中：
[0009] 圖1所示為本發(fā)明的基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的方法的一個實施例的總 體流程示意圖；
[0010] 圖2所示為本發(fā)明方法中的產(chǎn)生線性調(diào)頻信號的一個實施例的流程示意圖；
[0011] 圖3所示為本發(fā)明方法中的選取初始頻率和幅度的一個實施例的流程示意圖；
[0012] 圖4所示為本發(fā)明方法中的選取初始頻率的一個實施例的流程示意圖；
[0013] 圖5示為本發(fā)明的基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的裝置的一個實施例的示意 圖。
【具體實施方式】
[0014] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例及 相應(yīng)的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一 部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015] 參考圖1，圖1所示為本發(fā)明的基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΜ0雷達(dá)信號的方法100的一 個實施例的總體流程示意圖。方法100可以包含如下步驟101至102。
[0016] 在步驟101中，產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性調(diào)頻信 號。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施例中，產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的個數(shù)可以等于ΜΜ0雷達(dá)的陣 元個數(shù)與陣元上的跳頻持續(xù)時間段的個數(shù)的乘積。即：可以針對每一個陣元的每一個跳頻 持續(xù)時間段產(chǎn)生一個線性調(diào)頻信號。
[0018] 在本發(fā)明的一個實施例中，步驟101可以進(jìn)一步包括如下子步驟201至203。參考 圖2,圖2所示為本發(fā)明方法中的步驟101的一個實施例的流程示意圖。
[0019] 在子步驟201中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的選取輪數(shù)，對初始頻率和幅度進(jìn)行一輪選取。
[0020] 具體來說，當(dāng)對初始頻率和幅度的選取都完成以后，就認(rèn)為進(jìn)行了一輪對初始頻 率和幅度的選取。
[0021] 在本發(fā)明的一個實施例中，子步驟201可以進(jìn)一步包含如下子步驟301至302。參 考圖3,圖3所示為本發(fā)明方法中的子步驟201的一個實施例的流程示意圖。
[0022] 在子步驟301中，在假定所述幅度相等的前提下，選取初始頻率。
[0023] 在本發(fā)明的一個實施例中，可以先假定所有線性調(diào)頻信號的幅度值均為1。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施例中，子步驟301可以包括如下子步驟401至415。參考圖 4,圖4所示為本發(fā)明方法中的子步驟301的一個實施例的流程示意圖。
[0025] 在子步驟401中，初始化初始頻率矩陣。
[0026] 初始頻率矩陣可以用于記錄產(chǎn)生線性調(diào)頻信號所需要的初始頻率。
[0027] 在本發(fā)明的一個實施例中，初始化的方法可以是設(shè)定一個具有Μτ行、Q列的空矩 陣，其中，Μ τ表示ΜΜ0雷達(dá)中的陣元個數(shù)，Q表示一個陣元上的跳頻持續(xù)時間段的數(shù)目。
[0028] 在子步驟402中，從預(yù)先設(shè)定的參數(shù)集中隨機選取個數(shù)等于陣元數(shù)目的多個互不 相等的值組成應(yīng)用于當(dāng)前跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量。
[0029] 在本發(fā)明的一個實施例中，可以從一個預(yù)先設(shè)定的參數(shù)集{0, 1，一,6-1}中隨機 地選取仏個互不相等的值，由此組成初始頻率向量可以用于一個跳頻跳頻持續(xù)時間段內(nèi)， 每一個陣元上產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的初始頻率。
[0030] 在子步驟403中，將初始頻率向量置于初始頻率矩陣的相應(yīng)位置。
[0031] 在本發(fā)明的一個實施例中，子步驟402中得到的初始頻率向量可以以列向量的方 式，被置于初始頻率矩陣的相應(yīng)位置。例如，如果子步驟402中得到的初始頻率向量是用于 第q個跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的線性調(diào)頻信號，則將該初始頻率向量置于初始頻率矩陣的第q 列。
[0032] 在子步驟404中，計算初始頻率矩陣的每一行中的相同元素的個數(shù)。
[0033] 可以分別對初始頻率矩陣中的每一行，計算統(tǒng)計該行中的相同元素的個數(shù)。
[0034] 在子步驟405中，判斷相同元素的個數(shù)的最大值是否超過相同元素個數(shù)上限值。
[0035] 相同元素個數(shù)上限值可以預(yù)先設(shè)定。相同元素個數(shù)上限值的初始值可以設(shè)置為1， 艮P :要求初始頻率矩陣的每一行中沒有相同元素。在后續(xù)的子步驟408中，可以被調(diào)大。
[0036] 在子步驟406中，當(dāng)相同元素的個數(shù)的最大值未超過相同元素個數(shù)上限值時，將 子步驟402中選取的初始頻率向量存儲于初始頻率矩陣的相應(yīng)位置并轉(zhuǎn)到子步驟409。
[0037] 例如，如果子步驟402中得到的初始頻率向量是用于第q個跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的 線性調(diào)頻信號，則將該初始頻率向量存儲到初始頻率矩陣的第q列。
[0038] 在子步驟407中，當(dāng)相同元素的個數(shù)的最大值達(dá)到或超過相同元素個數(shù)上限值 時，進(jìn)一步判斷再次隨機選取的次數(shù)是否超過預(yù)先設(shè)定的隨機選取次數(shù)上限值。
[0039] 所謂再次隨機選取的次數(shù)，指的是對子步驟402到子步驟409初始頻率矩陣全部 填滿的過程中，進(jìn)行了多少次子步驟402中的對初始頻率向量的隨機選取。
[0040] 如果再次隨機選取的次數(shù)未超過預(yù)先設(shè)定的隨機選取次數(shù)上限值，則不存儲該初 始頻率向量，但是保留初始頻率矩陣中的元素值并返回步驟402,重新選取初始頻率向量。
[0041] 在子步驟408中，當(dāng)再次隨機選取的次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的隨機選取次數(shù)上限值 時，將相同元素個數(shù)上限值調(diào)大并刪除初始頻率矩陣中的所有元素值，然后返回步驟402， 重新開始選取初始頻率向量來組成初始頻率矩陣。
[0042] 通過子步驟408,就放寬了對相同元素個數(shù)的要求。
[0043] 在子步驟409中，判斷是否已完成對所有跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻 率向量的存儲。
[0044] 具體來說，就是判斷是否已經(jīng)將初始頻率矩陣中的Q列全部填滿。如果全部填滿， 則進(jìn)入步驟410,否則返回步驟402,繼續(xù)隨機選取初始頻率向量來填入初始頻率矩陣中。
[0045] 在子步驟410中，計算初始頻率矩陣中同一初始頻率的重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)。
[0046] 可以在初始頻率矩陣中的Μτ X Q個元素值中，統(tǒng)計有重復(fù)的元素值的重復(fù)出現(xiàn)個 數(shù)。
[0047] 在子步驟411中，判斷重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)是否大于預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值。
[0048] 如果未超過預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值，則進(jìn)入子步驟412,否則轉(zhuǎn)到子步驟 413。
[0049] 在子步驟412中，輸出初始頻率矩陣。
[0050] 通過輸出初始頻率矩陣，就完成了子步驟301所描述的選取初始頻率的步驟。
[0051] 在子步驟413中，刪除初始頻率矩陣中的所有元素值。
[0052] 實際上，就是將初始頻率矩陣還原到最初的空矩陣狀態(tài)。
[0053] 在子步驟414中，判斷對重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算次數(shù)是否超過預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù) 上限值。
[0054] 所謂對重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算次數(shù)，指的是，在執(zhí)行一次子步驟301的過程中，子步 驟410被執(zhí)行的次數(shù)。也可以理解成在執(zhí)行一次子步驟301的過程中，生成過多少個完整 的初始頻率矩陣。
[0055] 如果對重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算次數(shù)超過了預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù)上限值，則進(jìn)入子步 驟415 ;反之返回子步驟402,重新開始通過選取初始頻率向量的方式來生成初始頻率矩 陣。
[0056] 在子步驟415中，將重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)上限值調(diào)大。
[0057] 通過子步驟415,就放寬了對重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的要求。
[0058] 在子步驟302中，根據(jù)初始頻率用遺傳算法選取幅度。
[0059] 在本發(fā)明的一個實施例中，可以利用現(xiàn)有的遺傳算法，在完成子步驟301后，對幅 度線性調(diào)頻信號的幅度進(jìn)行選取。
[0060] 在本發(fā)明的一個實施例中，可以采用如下的遺傳算法的步驟來選取幅度。
[0061] 1)編碼。可以采用串行編碼的方式，將每個潛在解幅度集整體作為一個染色體，即 將每個幅度集中的N個幅度的子染色體串聯(lián)在一起形成一個總的染色體。具體編碼方式如 下：
[0062]
【權(quán)利要求】
1. 一種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生ΜΙΜΟ雷達(dá)信號的方法，其特征是，包括： 產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性調(diào)頻信號；以及 將所述線性調(diào)頻信號應(yīng)用于所述ΜΜ0雷達(dá)的陣元上的跳頻持續(xù)時間段內(nèi)以產(chǎn)生所述 ΜΜ0雷達(dá)信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率 不完全相等的線性調(diào)頻信號的步驟進(jìn)一步包括： 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的選取輪數(shù)，對所述初始頻率和所述幅度進(jìn)行一輪選??；計算一輪選取 得到的所述初始頻率和所述幅度所對應(yīng)的在每個所述陣元上的信號的自相關(guān)旁瓣峰值與 在不同陣元上的信號的互相關(guān)峰值的和值；以及 根據(jù)所述和值最小的一輪選取或所述和值小于預(yù)先設(shè)定的門限值的一輪選取所得到 的所述初始頻率和所述幅度產(chǎn)生所述線性調(diào)頻信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述根據(jù)預(yù)先設(shè)定的選取輪數(shù)，對所述初始 頻率和所述幅度進(jìn)行一輪選取的步驟進(jìn)一步包括： 在假定所述幅度相等的前提下，選取所述初始頻率；以及 根據(jù)所述初始頻率用遺傳算法選取所述幅度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述在假定所述幅度相等的前提下，選取所 述初始頻率的步驟進(jìn)一步包括： 初始化初始頻率矩陣； 從預(yù)先設(shè)定的參數(shù)集中隨機選取個數(shù)等于所述陣元數(shù)目的多個互不相等的值組成應(yīng) 用于當(dāng)前跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量； 將所述初始頻率向量置于所述初始頻率矩陣的相應(yīng)位置； 計算所述初始頻率矩陣的每一行中的相同元素的個數(shù)； 當(dāng)所述相同元素的個數(shù)的最大值未超過相同元素個數(shù)上限值時，將所述應(yīng)用于當(dāng)前跳 頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量存儲于所述初始頻率矩陣的相應(yīng)位置，直至完 成對所有跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量的存儲； 當(dāng)所述相同元素的個數(shù)達(dá)到或超過相同元素個數(shù)上限值時，在所述參數(shù)集中再次隨機 選取所述初始頻率向量；以及 當(dāng)所述再次隨機選取的次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的隨機選取次數(shù)上限值時，將所述相同元素 個數(shù)上限值調(diào)大并在刪除所述初始頻率矩陣中的所有元素值后重新隨機選取所述初始頻 率向量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述在假定所述幅度相等的前提下，選取所 述初始頻率的步驟進(jìn)一步包括： 計算所述初始頻率矩陣中同一初始頻率的重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)； 當(dāng)所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值且對所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算 次數(shù)未超過預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù)上限值時，在刪除所述初始頻率矩陣中的所有元素值后重 新選取所述初始頻率向量；以及 當(dāng)所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值且對所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算 次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù)上限值時，將所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)上限值調(diào)大并在刪除所述初 始頻率矩陣中的所有元素值后重新隨機選取所述初始頻率向量。
6. -種基于跳頻技術(shù)產(chǎn)生MMO雷達(dá)信號的裝置，其特征是，包括：線性調(diào)頻信號產(chǎn)生 模塊，用于產(chǎn)生多個幅度不完全相等且初始頻率不完全相等的線性調(diào)頻信號；以及 信號疊加模塊，用于將所述線性調(diào)頻信號應(yīng)用于所述MMO雷達(dá)的陣元上的跳頻持續(xù) 時間段內(nèi)以產(chǎn)生所述MMO雷達(dá)信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是，所述線性調(diào)頻信號產(chǎn)生模塊進(jìn)一步包括： 初始頻率和幅度選取模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的選取輪數(shù)，對所述初始頻率和所述幅 度進(jìn)行一輪選??； 相關(guān)值計算模塊，用于計算一輪選取得到的所述初始頻率和所述幅度所對應(yīng)的在每個 所述陣元上的信號的自相關(guān)旁瓣峰值與在不同陣元上的信號的互相關(guān)峰值的和值；以及 用于根據(jù)所述和值最小的一輪選取或所述和值小于預(yù)先設(shè)定的門限值的一輪選取所 得到的所述初始頻率和所述幅度產(chǎn)生所述線性調(diào)頻信號的模塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述初始頻率和幅度選取模塊進(jìn)一步包括： 初始頻率選取模塊，用于在假定所述幅度相等的前提下，選取所述初始頻率；以及 幅度選取模塊，用于根據(jù)所述初始頻率用遺傳算法選取所述幅度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征是，所述初始頻率選取模塊進(jìn)一步包括： 矩陣初始化模塊，用于初始化初始頻率矩陣； 初始頻率向量選取模塊，用于從預(yù)先設(shè)定的參數(shù)集中隨機選取個數(shù)等于所述陣元數(shù)目 的多個互不相等的值組成應(yīng)用于當(dāng)前跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量； 矩陣生成模塊，用于所述初始頻率向量置于所述初始頻率矩陣的相應(yīng)位置； 相同元素的個數(shù)計算模塊，用于計算所述初始頻率矩陣的每一行中的相同元素的個 數(shù)； 初始頻率向量的有效性判定模塊，用于當(dāng)所述相同元素的個數(shù)的最大值未超過相同元 素個數(shù)上限值時，將所述應(yīng)用于當(dāng)前跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率向量存儲于 所述初始頻率矩陣的相應(yīng)位置，直至完成對所有跳頻持續(xù)時間段內(nèi)的多個陣元的初始頻率 向量的存儲； 初始頻率向量再次選取模塊，用于當(dāng)所述相同元素的個數(shù)達(dá)到或超過相同元素個數(shù)上 限值時，在所述參數(shù)集中再次隨機選取所述初始頻率向量；以及 第一重新選取模塊，用于當(dāng)所述再次隨機選取的次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的隨機選取次數(shù)上 限值時，將所述相同元素個數(shù)上限值調(diào)大并在刪除所述初始頻率矩陣中的所有元素值后重 新隨機選取所述初始頻率向量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述初始頻率選取模塊進(jìn)一步包括： 重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)計算模塊，用于計算所述初始頻率矩陣中同一初始頻率的重復(fù)出現(xiàn)個 數(shù)； 第二重新選取模塊，用于當(dāng)所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值且對所 述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算次數(shù)未超過預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù)上限值時，在刪除所述初始頻率矩 陣中的所有元素值后重新選取所述初始頻率向量；以及 第三重新選取模塊，用于當(dāng)所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的重復(fù)個數(shù)上限值且對所 述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)的計算次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的計算次數(shù)上限值時，將所述重復(fù)出現(xiàn)個數(shù)上限 值調(diào)大并在刪除所述初始頻率矩陣中的所有元素值后重新隨機選取所述初始頻率向量。
【文檔編號】G01S7/282GK104297732SQ201410626289
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】王文欽, 程勝娟, 邵懷宗, 陳慧, 楊帆 申請人:電子科技大學(xué)