基于神经网络的FDA-MIMO低截获发射波形和接收波束形成联合设计

作     者：刘德顺 夏德平 陈露 马艳峰 

作者机构：南京电子技术研究所 

出 版 物：《雷达学报》 (Journal of Radars)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 12[管理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0810[工学-信息与通信工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家部委基金 

主　　题：FDA-MIMO雷达 LPI雷达 残差神经网络 波形设计 波束形成 

摘      要：针对传统相控阵或多输入多输出（MIMO）体制的低截获概率（LPI）阵列雷达仅能控制特定角度的辐射能量，而无法实现特定区域（距离、角度）能量控制的问题，该文提出一种基于神经网络的频控阵-多输入多输出（FDA-MIMO）雷达低截获概率发射波形设计方法。该方法通过对FDA-MIMO雷达的发射波形和接收波束形成联合设计，在确保雷达对目标检测概率的情况下，将雷达辐射能量均匀地分散到空域当中，并尽可能降低辐射到目标位置的能量，从而减小雷达信号被截获的概率。首先，建立了最小化方向图匹配误差准则下LPI性能发射波形设计和接收波束形成的优化目标函数；然后，将目标函数作为神经网络的损失函数；最后，通过迭代训练最小化神经网络的损失函数，直至网络收敛，求解出发射信号波形和对应的接收加权矢量。仿真结果表明，该文所提方法能更好地控制雷达功率分布，相比于传统算法，在控制发射方向图在非目标区域的波束能量分布方面有5d B的改善；此外，在接收端形成的接收方向图波束能量也更为集中，且在多个干扰位置均产生了-50 dB以下的零陷，具有很好的干扰抑制效果。