雜波先驗知識未確知場景下MIMO雷達收發(fā)聯(lián)合優(yōu)化
發(fā)布時間：2021-04-16 08:33
針對雜波初始估計誤差導致多輸入多輸出（MIMO）雷達檢測穩(wěn)健性較差的問題,提出了發(fā)射波形與接收權聯(lián)合優(yōu)化方法以改善MIMO雷達檢測穩(wěn)健性。雜波誤差凸集、波形恒模特性和相似約束下,基于最大化輸出信干噪比準則,首先構建了改善最差情況下MIMO雷達檢測性能的極大極小聯(lián)合優(yōu)化問題;而后,為求解所得NP-hard問題,將其分解為內外層子問題,并交替迭代求解。與不相關信號、非穩(wěn)健及現(xiàn)有穩(wěn)健方法相比,數(shù)值仿真驗證了所提方法的有效性。
【文章來源】：電子測量與儀器學報. 2020,34(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
SNR=CNR=10 dB,本文算法所得波束方向圖
為檢驗最差條件下檢測性能的提升,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,圖2所示為 R ～ C 確知條件下,本文文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線�？梢钥闯�,5種方法所得輸出SINR隨SNR增加而增加,隨CNR增加而降低。再者,所提算法所得輸出SINR大于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,文獻[11]所提非穩(wěn)健算法以及不相關信號,這是由于所提算法考慮了發(fā)射波形及接收權聯(lián)合優(yōu)化,而文獻[21]所提穩(wěn)健方法僅考慮穩(wěn)健波形設計,文獻[11]所提非穩(wěn)健方法僅考慮恒模約束下波形設計,不相關信號則全向發(fā)射而沒有將發(fā)射功率集中于目標所在區(qū)域。另外,本文所提算法與文獻[20]所提 R ～ C 確知條件下收發(fā)聯(lián)合優(yōu)化非穩(wěn)健方法所得輸出SINR差距較小,表明所提算法可顯著提高最差情況下輸出SINR。另外,由圖2(a)、(b)或者(c)、(d)可得,雷達B所得輸出SINR大于雷達A,這是因為雷達B所形成虛擬孔徑大于雷達A[8]。為驗證所提算法的穩(wěn)健性,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,本文方法、文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下平均輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線如圖3所示(蒙特卡洛仿真100次平均)。由圖3可得,文獻[21]所提穩(wěn)健算法及本文所提方法所得最差情況下平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化比較平緩,而文獻[11,20]所提非穩(wěn)健算法所得平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化波動比較劇烈。此外,由此圖還可以看出,給定條件下,所提算法所得最差條件下平均輸出SINR優(yōu)于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,原因同上。由此可得,所提算法具有較好的穩(wěn)健性。
為驗證所提算法的穩(wěn)健性,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,本文方法、文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下平均輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線如圖3所示(蒙特卡洛仿真100次平均)。由圖3可得,文獻[21]所提穩(wěn)健算法及本文所提方法所得最差情況下平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化比較平緩,而文獻[11,20]所提非穩(wěn)健算法所得平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化波動比較劇烈。此外,由此圖還可以看出,給定條件下,所提算法所得最差條件下平均輸出SINR優(yōu)于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,原因同上。由此可得,所提算法具有較好的穩(wěn)健性。為檢驗所提方法的收斂性,SNR=CNR=30 dB條件下,本文方法所得最差條件下輸出SINR隨迭代次數(shù)變化曲線如圖4所示。明顯地,所得輸出SINR波動幅度隨著迭代次數(shù)增加而逐漸減小,且無論何種雷達配置,皆僅需大約5步迭代就趨于穩(wěn)定,說明所提迭代方法具有較好的收斂性。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于波形認知的調頻廣播外輻射源雷達技術研究[J]. 龔道銀,王峰,周易. 國外電子測量技術. 2018(11)
[2]窄帶無源雷達OMP三維成像算法[J]. 劉玉春. 電子測量與儀器學報. 2018(07)
[3]X波段導航雷達海表面流反演的改進NSP算法[J]. 包中華,馬狄,田永華,盧建斌. 儀器儀表學報. 2018(07)
[4]海雜波對機載雷達探測距離的影響[J]. 王軍東. 電子測量技術. 2018(08)
[5]雜波條件下穩(wěn)健的MIMO雷達發(fā)射波形和接收濾波器聯(lián)合優(yōu)化設計[J]. 王玉璽,黃國策,李偉,劉劍. 電子與信息學報. 2017(08)
本文編號：3141096
【文章來源】：電子測量與儀器學報. 2020,34(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
SNR=CNR=10 dB,本文算法所得波束方向圖
為檢驗最差條件下檢測性能的提升,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,圖2所示為 R ～ C 確知條件下,本文文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線�？梢钥闯�,5種方法所得輸出SINR隨SNR增加而增加,隨CNR增加而降低。再者,所提算法所得輸出SINR大于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,文獻[11]所提非穩(wěn)健算法以及不相關信號,這是由于所提算法考慮了發(fā)射波形及接收權聯(lián)合優(yōu)化,而文獻[21]所提穩(wěn)健方法僅考慮穩(wěn)健波形設計,文獻[11]所提非穩(wěn)健方法僅考慮恒模約束下波形設計,不相關信號則全向發(fā)射而沒有將發(fā)射功率集中于目標所在區(qū)域。另外,本文所提算法與文獻[20]所提 R ～ C 確知條件下收發(fā)聯(lián)合優(yōu)化非穩(wěn)健方法所得輸出SINR差距較小,表明所提算法可顯著提高最差情況下輸出SINR。另外,由圖2(a)、(b)或者(c)、(d)可得,雷達B所得輸出SINR大于雷達A,這是因為雷達B所形成虛擬孔徑大于雷達A[8]。為驗證所提算法的穩(wěn)健性,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,本文方法、文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下平均輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線如圖3所示(蒙特卡洛仿真100次平均)。由圖3可得,文獻[21]所提穩(wěn)健算法及本文所提方法所得最差情況下平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化比較平緩,而文獻[11,20]所提非穩(wěn)健算法所得平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化波動比較劇烈。此外,由此圖還可以看出,給定條件下,所提算法所得最差條件下平均輸出SINR優(yōu)于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,原因同上。由此可得,所提算法具有較好的穩(wěn)健性。
為驗證所提算法的穩(wěn)健性,SNR∈[10,50 dB],CNR∈[10,50 dB]條件下,本文方法、文獻[21]所提的穩(wěn)健算法、文獻[11,20]所提的非穩(wěn)健方法及不相關信號所得最差條件下平均輸出SINR隨SNR或CNR變化曲線如圖3所示(蒙特卡洛仿真100次平均)。由圖3可得,文獻[21]所提穩(wěn)健算法及本文所提方法所得最差情況下平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化比較平緩,而文獻[11,20]所提非穩(wěn)健算法所得平均輸出SINR隨SNR或者CNR變化波動比較劇烈。此外,由此圖還可以看出,給定條件下,所提算法所得最差條件下平均輸出SINR優(yōu)于文獻[21]所提穩(wěn)健算法,原因同上。由此可得,所提算法具有較好的穩(wěn)健性。為檢驗所提方法的收斂性,SNR=CNR=30 dB條件下,本文方法所得最差條件下輸出SINR隨迭代次數(shù)變化曲線如圖4所示。明顯地,所得輸出SINR波動幅度隨著迭代次數(shù)增加而逐漸減小,且無論何種雷達配置,皆僅需大約5步迭代就趨于穩(wěn)定,說明所提迭代方法具有較好的收斂性。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于波形認知的調頻廣播外輻射源雷達技術研究[J]. 龔道銀,王峰,周易. 國外電子測量技術. 2018(11)
[2]窄帶無源雷達OMP三維成像算法[J]. 劉玉春. 電子測量與儀器學報. 2018(07)
[3]X波段導航雷達海表面流反演的改進NSP算法[J]. 包中華,馬狄,田永華,盧建斌. 儀器儀表學報. 2018(07)
[4]海雜波對機載雷達探測距離的影響[J]. 王軍東. 電子測量技術. 2018(08)
[5]雜波條件下穩(wěn)健的MIMO雷達發(fā)射波形和接收濾波器聯(lián)合優(yōu)化設計[J]. 王玉璽,黃國策,李偉,劉劍. 電子與信息學報. 2017(08)
本文編號：3141096
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