面向目标最优检测与估计的认知雷达自适应波形设计研究

和传统雷达相比，一个能高效工作在复杂环境中的雷达必须具有以下新的特点：能从环境中不断学习并进行智能处理；接收机能把环境信息反馈给发射机；发射机能够自适应波形捷变以提高系统的探测能力，这样的雷达系统称之为认知雷达。认知雷达给雷达信号处理的研究者带来了一场革命，把信号处理的地位提升到系统设计的层面上。.在认知雷达的一系列基础问题当中，基于目标和环境杂波散射特性的自适应波形设计是一个重要而且基础性的课题。本项目拟面向未知杂波环境中扩展目标的检测和估计，研究自适应波形设计的基础理论与方法，以及相应的认知雷达系统结构和信号处理方法。同时综合考虑雷达多种探测要求和系统约束，为自适应波形设计方法的未来应用奠定基础。.本课题拟采用扩展目标的模型参数贝叶斯估计、自适应波形设计的稳健性方法和雷达探测指标多目标优化等研究方案，对建立认知雷达波形设计和信号处理的结构框架、基础理论和基本方法具有显著意义。

在认知雷达的一系列基础问题当中，基于目标和环境杂波散射特性的自适应波形设计是一个重要而且基础性的课题。本项目面向未知杂波环境中扩展目标的检测和估计，研究自适应波形设计的基础理论与方法，以及相应的认知雷达系统结构和信号处理方法。同时综合考虑雷达探测要求和系统约束，为自适应波形设计方法的系统应用奠定基础。项目已经完成了全部研究内容。. 项目针对杂波背景下目标检测的波形设计问题，给出了最优检测和最大化信杂噪比优化准则之间的关系，建立了自适应波形优化问题的统计基础；. 针对杂波背景下的目标估计问题，考虑了目标最低检测要求的约束，将目标估计与检测问题统一起来；. 针对目标识别问题，考虑了雷达观测角度对目标识别的影响以及目标最低检测的约束，提出了基于最小互相关的发射信号设计准则，在此方法基础上构建的组网雷达具有突出的目标识别性能；. 针对多目标检测问题，综合考虑了信号脉压性能和目标最低检测要求的约束，根据最大化平均信噪比的优化准则，提出了一种基于松弛凸优化的相位编码信号设计算法，为自适应发射波形的实际应用奠定了基础；. 针对目标跟踪问题，基于扩展目标的跟踪精度性能界，提出了一种可变PRI的雷达系统跟踪工作模式。. 针对目标和杂波散射特性存在起伏变化的雷达工作场景，提出并构建了一种在不同脉组间进行发射波形捷变的系统工作模式，显著提升了目标的检测性能。. 项目研究期间，发表了多篇SCI期刊论文和国际学术会议论文。项目负责人担任IET International Radar Conference 2013的Technical Program Committee，负责Cognitive Radar and Adaptive Processing Session的组织和审稿工作。和英国帝国理工学院的Dr. Wei Dai开展“基于稀疏恢复的认知雷达波形设计”科研合作。依托项目课题，培养了多名博士生和硕士生。基于项目研究成果，还申请得到了军队预研项目的进一步支持。