基于p范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于P范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波 器的聯(lián)合優(yōu)化方法，用于降低雷達(dá)接收通道的距離旁瓣電平。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖壓縮技術(shù)解決了雷達(dá)的作用距離和距離分辨率之間的矛盾，但脈沖壓縮信號(hào) 通常具有較高的距離旁瓣，而較高的距離旁瓣不利于雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效探測(cè)，特別是在 多目標(biāo)或強(qiáng)雜波背景下的弱目標(biāo)檢測(cè)，弱目標(biāo)的主瓣極易被強(qiáng)目標(biāo)回波的距離旁瓣淹沒(méi)造 成漏警。因此設(shè)計(jì)具有良好距離旁瓣特性的信號(hào)波形對(duì)提高雷達(dá)的探測(cè)性能具有重要意 義。
[0003] 從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)相位編碼信號(hào)研究情況來(lái)看，兩種抑制距離旁瓣的方法分別是編 碼優(yōu)選和失配濾波。W往獲取低距離旁瓣信號(hào)的方法是采用某類(lèi)特殊的編碼信號(hào)，近代獲 取相位編碼信號(hào)的主要方式則是通過(guò)優(yōu)化算法進(jìn)行求解。通過(guò)優(yōu)化相位編碼信號(hào)自相關(guān)旁 瓣的方法所能達(dá)到的旁瓣電平通常仍然較高。
[0004] 因此在接收端可W采用失配濾波的方法進(jìn)一步降低系統(tǒng)的旁瓣電平。相位編碼信 號(hào)通常是恒模信號(hào)，而失配濾波器的權(quán)系數(shù)則可W突破該個(gè)限制，實(shí)現(xiàn)更低的距離旁瓣輸 出。由于優(yōu)化手段的問(wèn)題，W往的失配濾波算法通常將相位編碼信號(hào)和失配濾波器分別優(yōu) 化，通過(guò)交叉優(yōu)化的方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，該種算法能夠有效地降低系統(tǒng)的距離旁瓣輸出。
[0005] -個(gè)已有的方法是通過(guò)優(yōu)化一批低距離旁瓣相位編碼信號(hào)并基于該些信號(hào)為捜 索起點(diǎn)，同時(shí)尋找相位編碼信號(hào)和失配濾波器的權(quán)系數(shù)。但是，如果相位編碼信號(hào)的起始信 號(hào)為具有低距離旁瓣電平的相位編碼信號(hào)，則已有方法可能會(huì)排除一些可能更優(yōu)的優(yōu)化結(jié) 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于P范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失 配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方法，能夠降低相位編碼信號(hào)脈沖壓縮后的距離旁瓣電平。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是；根據(jù)相位編碼信號(hào)的碼元長(zhǎng)度和失配濾波器的長(zhǎng)度 隨機(jī)產(chǎn)生其初值，在最大信噪比損失為約束的條件下，W最小化失配濾波后的峰值旁瓣電 平為優(yōu)化準(zhǔn)則，聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)相位編碼信號(hào)和失配濾波器，并使用基于kBFGS(limited memoirBroyden-Fletcher-Gol壯a(bǔ)rb-化anno,擬牛頓算法）的最小P范數(shù)優(yōu)化算法進(jìn)行求 解。
[000引為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于P范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方 法，其特征在于，包括W下步驟：
[0010] 步驟1，設(shè)定相位編碼信號(hào)S的碼元長(zhǎng)度N,和失配濾波器h的長(zhǎng)度Nh，W及最大信 噪比損失SNRi。日日，其中，Nh>N日且Nh+N日為偶數(shù)；
[0011] 步驟2,確定所述相位編碼信號(hào)s通過(guò)所述失配濾波器h的失配濾波器輸出結(jié)果 P=S0h= |^A，...，巧，...，PWs+WhjT，W及所述相位編碼信號(hào)S通過(guò)所述失配濾波器h的失配 濾波器輸出結(jié)果P的峰值旁瓣電平
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于P范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下 步驟： 步驟1，設(shè)定相位編碼信號(hào)s的碼元長(zhǎng)度Ns和失配濾波器h的長(zhǎng)度N h，以及最大信噪比 損失SNRltjss，其中，Nh彡N 3且N h+N$偶數(shù)； 步驟2,確定所述相位編碼信號(hào)s通過(guò)所述失配濾波器h的失配濾波器輸出結(jié)果
以及所述相位編碼信號(hào)s通過(guò)所述失配濾波器h的失配 濾波器輸出結(jié)果P的峰值旁瓣電平
其中，?表示卷積， [· ]τ表示轉(zhuǎn)置，i e [1，2,…，Ns+Nh-1]; 步驟3,將所述最大信噪比損失SNRltjss作為約束條件，以最小化所述峰值旁瓣電平PSL 為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建所述相位編碼信號(hào)s和所述失配濾波器h的優(yōu)化準(zhǔn)則為
其中，能量差值γ和峰值差值S預(yù)先設(shè)定，φ為所述相位編碼信號(hào)s的相位，Θ為所 述失配濾波器h的相位，A為所述失配濾波器h的幅度； 步驟4,對(duì)所述優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行形式轉(zhuǎn)換，得到：
其中，向量X是所述相位編碼信號(hào)s的相位φ、所述失配濾波器h的幅度A和所述失配 濾波器h的相位Θ組成的列向量
P 3為 將所述相位編碼信號(hào)s經(jīng)過(guò)所述失配濾波器h的失配濾波器輸出結(jié)果P的旁瓣電平取模 值的結(jié)果，能量權(quán)系數(shù)α和峰值權(quán)系數(shù)β的取值屬于[0, 1]的范圍內(nèi)； 步驟5,求解
得到所述向量X，從而得到聯(lián) 合優(yōu)化后的相位編碼信號(hào)s的相位t、失配濾波器h的幅度A和失配濾波器h的相位Θ ; 步驟6,根據(jù)聯(lián)合優(yōu)化后的相位編碼信號(hào)s的相位Φ，構(gòu)造所述相位編碼信號(hào) 8 = αρ(./φ);根據(jù)所述失配濾波器h的相位Θ和所述失配濾波器h的幅度A，構(gòu)造所述失配 濾波器h = A〇cxp(./0)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于p范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方法，其 特征在于，步驟3中所述能量差值γ根據(jù)
確定，所述峰值差值S根據(jù)
確定，其中，SNRltjss為最大彳目噪比損失，N sS所述相位編碼彳目號(hào)s的碼 元長(zhǎng)度。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于p范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu) 化方法，其特征在于，在步驟5中采用基于L-BFGS的最小p范數(shù)的優(yōu)化算法求解
，得到所述向量X。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于p范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián) 合優(yōu)化方法，其特征在于，采用基于L-BFGS的最小p范數(shù)的優(yōu)化算法求解
，得到所述向量X，具體包括以下子步驟： (5a)定義函數(shù)
(5b)設(shè)置所述向量X的初值Xtl、最小下降量￡l的初值、以及迭代次數(shù)η的值、范數(shù)p 的初值Ρ〇、乘子μ的值以及所述函數(shù)f (X)的初值 (5c)使用向量Xlri作為初始值，通過(guò)最小化函數(shù)f(Xlri)求得優(yōu)化結(jié)果向量x n，令fn= f(xn); (5d)如果I H I〈 ε i，則輸出向量xn，并停止循環(huán)；否則迭代次數(shù)η加1，且令范數(shù)pn =μ Plri，且并跳至子步驟（5c)繼續(xù)執(zhí)行； (5e)確定所述向量X。
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于p范數(shù)的相位編碼信號(hào)和失配濾波器的聯(lián)合優(yōu)化方法。該聯(lián)合優(yōu)化方法包括如下步驟：設(shè)定相位編碼信號(hào)的碼元長(zhǎng)度和失配濾波器的長(zhǎng)度，以及最大信噪比損失；確定相位編碼信號(hào)通過(guò)失配濾波器的失配濾波器輸出結(jié)果，以及相位編碼信號(hào)通過(guò)失配濾波器的失配濾波器輸出結(jié)果的峰值旁瓣電平；構(gòu)建相位編碼信號(hào)和失配濾波器的優(yōu)化準(zhǔn)則；對(duì)優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行形式轉(zhuǎn)換；求解得到相位編碼信號(hào)的相位、失配濾波器的相位和失配濾波器的幅度；構(gòu)造相位編碼信號(hào)和失配濾波器。本發(fā)明能夠降低雷達(dá)接收通道的距離旁瓣電平。
【IPC分類(lèi)】G01S7-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104865558
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510315814
【發(fā)明人】劉宏偉, 周生華, 徐磊磊, 曹鼎, 臧會(huì)凱
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月5日