面向雷达频谱共享的多域捷变波形设计与处理方法

The electromagnetic environment became more and more complicated in recent years, which severely threats the survival and development of radar. Thus the shortage of spectrum resource will become a bottleneck restriction of the growth of radar performance. In this project, we explore the solution of this problem from the spectrum sharing perspective. Since the radar spectrum has the “fast changing” and “huge consumption” character, we utilize the multi-domain agile waveform, which have attractive features of multi-dimension, high resolution probing ability and random, sparse probing measure, as the solution of the sharing problem. And the sparse recovery are adopted as the theoretical tools of our work. The research of this project will include 1) signal models and target sparse representations; 2) spectrum allocation and waveform optimization; 3) recovery methods of targets’ sparse characters. And the main objective of this project is to develop new theories and methods through studying the scientific laws of radar spectrum sharing, which can give a solid scientific basis for radar technologies to face the future challenge in military and civil electromagnetic environments.

加速复杂的电磁环境对雷达的生存和发展构成了严峻的威胁，频谱资源紧缺将成为未来限制雷达探测性能提高的瓶颈问题。本项目从频谱共享的角度探讨该问题的解决方案。本项目以雷达频谱共享为应用背景，针对雷达频谱资源“变得快”、“用得多”的特点，充分利用“多域捷变波形”多维、高分辨的探测能力与随机、稀疏化的探测形式，以稀疏恢复为理论工具展开研究。通过对下列主要内容的研究：1. 雷达回波模型与目标稀疏表征；2. 频谱资源分配与波形设计优化；3. 目标稀疏特征重建方法，本项目将达到探索雷达频谱共享领域的科学规律，提出创新的理论与方法，为雷达应对未来民用与战场电磁环境挑战奠定科学基础的总体研究目标。

加速复杂的电磁环境对雷达的生存和发展构成了严峻的威胁，频谱资源紧缺将成为未来限制雷达探测性能提高的瓶颈问题。本项目从频谱共享的角度探讨该问题的解决方案。本项目充分利用“多域捷变波形”多维、高分辨的探测能力与随机、稀疏化的探测形式，以稀疏恢复为理论工具展开研究。具体包括以下主要内容的研究：1. 雷达回波模型与目标稀疏表征；2. 频谱资源分配与波形设计优化；3. 目标稀疏特征重建方法。.项目立项以来，本课题研究组围绕上述研究内容，提出了随机频率分集阵列、亚奈奎斯特采样MIMO雷达、多载波捷变频雷达等新的多域捷变波形，推导了新探测波形下的目标回波模型及稀疏表征；面向雷达通信一体化、雷达间频谱共享等问题，提出了一系列的波形优化准则和设计方法；针对多域捷变波形下目标稀疏重建和目标检测问题，提出了基于结构化深度学习、原子范数最小化、结构化稀疏恢复、贝叶斯学习、体积相关函数等一系列新理论和新方法，提高了算法实时性、参数估计分辨力、目标检测概率等性能。上述成果发表了12篇期刊论文（11篇被SCI索引），11篇会议论文，申请5项发明专利。还有部分成果正在审稿或撰写当中。.总体而言，课题研究内容和成果涵盖了立项时涉及的所有范围，达到了预期设计指标。项目成果为提升复杂电磁环境下，频谱资源的高效利用，雷达之间协同、雷达与通信功能之间的协同提供了新的研究思路和关键技术，具备广阔的应用前景。