1864 电 子 学 报 2012 年 匹 配 照 射 接 收 技 术 1965 年 H.V.Trees 提 出 发 射 信 号 的 设 计 更 有 利 于 提 高 雷 达 性 能, 指 出 理 想 的 雷 达 系 统 应 该 能 够 连 续 的 测 量 目 标 的 散 射 函 数, 并

Transcription

1 第 9 期 2012 年 9 月 电 子 学 报 ACTAELECTRONICASINICA Vol.40 No.9 Sep 认 知 雷 达 及 其 关 键 技 术 研 究 进 展 黎 湘, 范 梅 梅 ( 国 防 科 技 大 学 电 子 科 学 与 工 程 学 院, 湖 南 长 沙 ) 摘 要 : 认 知 雷 达 系 统 能 够 通 过 感 知 复 杂 多 变 的 环 境 而 自 适 应 的 调 整 雷 达 收 发 系 统 以 适 应 当 前 的 环 境, 因 此 可 大 幅 提 升 雷 达 系 统 性 能. 本 文 在 简 要 回 顾 认 知 雷 达 发 展 历 程 的 基 础 上, 逐 步 深 入 的 揭 示 了 认 知 雷 达 的 本 质 特 征 及 系 统 构 成, 讨 论 了 认 知 雷 达 的 关 键 技 术, 对 目 前 的 研 究 成 果 进 行 了 分 析 与 总 结, 并 指 出 了 存 在 的 问 题. 最 后 讨 论 了 认 知 雷 达 的 未 来 发 展 方 向. 关 键 词 : 认 知 雷 达 ; 背 景 感 知 ; 波 形 最 优 化 ; 自 适 应 雷 达 ; 智 能 信 号 处 理 中 图 分 类 号 : TN95 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : (2012) 电 子 学 报 URL:htp:// DOI: /j.isn ResearchAdvanceonCognitiveRadarandItsKeyTechnology LIXiang,FANMei mei (SchoolofElectronicScienceandEnginering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China) Abstract: Cognitiveradarcanadaptivelyandinteligentlyreconfigureitstransmisionandreceptionsystem basedonthe knowledgeaboutthecurentenvironmenttoimproveitsperformance.thispaperreviewsthedevelopmentofcognitiveradarfirst, andthenrevealsitsesentialcharacterandframework;afterthat,thekeytechnologiesarepresentedindetailandresearchadvances arediscused;atlast,theprospectsofcognitiveradararepointedout. Keywords: cognitiveradar;backgroundsensing;waveformoptimization;adaptiveradar;inteligentsignalprocesing 1 引 言 SimonHaykin 教 授 于 2006 年 正 式 提 出 了 认 知 雷 达 的 概 念 [1], 并 明 确 指 出 具 有 认 知 功 能 是 新 一 代 雷 达 系 统 的 重 要 标 志 [2]. 认 知 雷 达 将 脑 科 学 和 人 工 智 能 融 入 雷 达 系 统 [2], 赋 予 了 雷 达 系 统 感 知 环 境 理 解 环 境 学 习 推 理 并 判 断 决 策 的 能 力 [3], 使 雷 达 系 统 能 够 适 应 日 益 复 杂 多 变 的 电 磁 环 境, 从 而 提 高 雷 达 系 统 的 性 能 : 比 如 通 过 调 整 发 射 波 形 有 效 避 开 干 扰 频 谱 以 提 高 雷 达 的 抗 干 扰 能 力 ; 通 过 发 射 波 形 自 适 应 调 整 以 在 更 短 的 时 间 内 实 现 给 定 的 性 能 要 求, 从 而 大 大 减 少 雷 达 被 发 现 和 攻 击 的 可 能 性 ; 通 过 认 知 雷 达 网 络 有 效 对 抗 各 种 隐 身 飞 行 器 等. 同 时, 认 知 雷 达 适 应 了 雷 达 智 能 化 的 趋 势, 在 人 与 雷 达 构 成 的 闭 环 系 统 中 逐 渐 弱 化 操 作 人 员 的 作 用, 逐 步 增 加 雷 达 本 身 的 智 能, 在 战 场 环 境 下 可 有 效 减 少 人 员 伤 亡 [4]. 因 此 认 知 雷 达 一 经 提 出 便 掀 起 了 雷 达 系 统 研 究 领 域 内 的 新 热 潮, 引 起 了 国 内 外 学 者 的 广 泛 关 注.Bak er [4] Guerci [3] 和 Wicks [5] 分 别 在 2010 的 IEEE 国 际 雷 达 会 议 和 认 知 信 号 处 理 国 际 研 讨 会 上 发 文, 从 不 同 的 角 度 探 讨 了 认 知 雷 达 研 究 的 必 要 性 及 其 基 本 结 构 和 关 键 技 术. 同 年,Guerci 出 版 了 关 于 认 知 雷 达 的 专 著, 讨 论 了 MIMO 体 制 下 具 有 自 适 应 最 优 发 射 及 基 于 知 识 的 处 理 的 认 知 雷 达 技 术 [6]. 国 内 的 黄 培 康 院 士 也 曾 指 出 认 知 雷 达 是 雷 达 系 统 发 展 的 一 个 重 要 方 向 [7]. 尽 管 目 前 仍 没 有 认 知 雷 达 系 统 问 世, 但 是, 各 种 先 进 的 软 硬 件 处 理 技 术 为 认 知 雷 达 提 供 了 技 术 支 撑, 比 如 :(1) 相 控 阵 天 线 技 术 ;(2) 大 规 模 信 号 处 理 技 术 ;(3) 任 意 波 形 产 生 技 术 等 [1] ;(4) 现 代 数 字 技 术 和 超 大 规 模 集 成 电 路 (VLSI) 技 术 的 发 展 为 直 接 数 字 合 成 (DDS) 波 形 奠 定 了 基 础 [8]. 这 些 技 术 的 发 展 使 认 知 雷 达 系 统 的 构 建 成 为 可 能. 2 认 知 雷 达 概 述 2 1 认 知 雷 达 的 前 世 今 生 认 知 雷 达 能 够 迅 速 在 雷 达 界 掀 起 热 潮 并 非 偶 然, 在 这 一 概 念 提 出 之 前, 人 们 已 经 在 探 讨 如 何 通 过 改 变 雷 达 工 作 的 模 式 提 高 性 能 的 方 法 和 技 术, 并 取 得 了 很 多 成 果, 这 些 技 术 的 发 展 为 认 知 雷 达 的 实 现 奠 定 了 坚 实 的 基 础. 收 稿 日 期 : ; 修 回 日 期 : 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 委 杰 出 青 年 基 金 (No )

2 1864 电 子 学 报 2012 年 匹 配 照 射 接 收 技 术 1965 年 H.V.Trees 提 出 发 射 信 号 的 设 计 更 有 利 于 提 高 雷 达 性 能, 指 出 理 想 的 雷 达 系 统 应 该 能 够 连 续 的 测 量 目 标 的 散 射 函 数, 并 根 据 环 境 自 适 应 的 调 整 发 射 信 号 的 形 状 和 接 收 机 以 适 应 当 前 的 环 境 [9]. 这 一 理 想 系 统 掀 起 了 二 十 世 纪 六 七 十 年 代 对 于 最 优 波 形 设 计 的 研 究 热 潮. 早 期 的 工 作 主 要 是 在 目 标 检 测 阶 段 通 过 确 定 最 优 的 发 射 信 号 与 滤 波 器 对 以 最 大 化 信 号 与 杂 波 及 干 扰 的 功 率 比, 其 主 要 方 法 为 特 征 值 迭 代 法.1990s 和 2000sGaren 和 Guerci 等 人 针 对 扩 展 目 标 的 检 测 与 识 别 问 题 继 承 了 以 上 的 特 征 值 迭 代 方 法 [10,11]. 然 而, 这 种 特 征 值 迭 代 方 法 遭 到 了 Sibul Kay 等 人 的 质 疑, 他 们 认 为 点 目 标 检 测 问 题 中 最 优 接 收 机 的 性 能 可 以 由 最 优 信 号 及 通 道 特 性 决 定 [12], 即 仅 需 要 求 得 最 优 匹 配 照 射 信 号, 然 后 根 据 Neyman Pearson 准 则 确 定 最 优 接 收 机. 随 后 Romero 等 人 又 将 Kay 的 思 想 推 广 到 扩 展 目 标 的 问 题 中 [13]. 不 管 是 匹 配 照 射 接 收 技 术 还 是 匹 配 照 射 技 术, 使 雷 达 系 统 的 收 发 部 件 与 目 标 及 环 境 相 适 应 都 是 其 需 要 解 决 的 关 键 问 题 波 形 分 集 技 术 2002 年 在 美 国 的 大 学 研 究 所 政 府 三 方 会 议 中 首 次 对 波 形 分 集 进 行 了 如 下 定 义 : 动 态 的 协 作 的 利 用 一 个 或 多 个 平 台 的 多 个 收 发 信 号 集 以 实 现 信 息 的 交 互 与 获 取 [14]. 基 于 波 形 分 集 的 概 念, 目 标 的 特 性 及 外 部 环 境 信 息 以 交 互 的 方 式 获 取, 雷 达 可 以 在 改 变 自 身 发 射 波 形 的 基 础 上 更 好 地 获 取 信 息, 实 现 在 目 标 特 性 及 外 部 环 境 发 生 改 变 的 时 候, 优 化 雷 达 在 检 测 跟 踪 和 抗 干 扰 等 方 面 的 性 能. 从 敌 方 来 说, 由 于 雷 达 采 用 波 形 分 集 技 术, 大 大 降 低 了 雷 达 波 形 被 截 获 的 可 能 性, 使 得 敌 方 的 电 子 侦 察 及 干 扰 更 为 困 难, 甚 至 雷 达 可 以 通 过 自 适 应 的 方 式 避 开 敌 方 的 电 子 干 扰. 波 形 分 集 技 术 极 大 地 增 强 了 雷 达 系 统 对 目 标 和 环 境 信 息 获 取 能 力 及 对 复 杂 战 场 环 境 的 适 应 能 力, 对 于 未 来 有 效 提 高 雷 达 性 能 和 生 存 能 力 有 着 重 要 的 理 论 和 实 际 意 义 [15] 基 于 知 识 的 / 智 能 信 号 处 理 技 术 美 国 空 军 最 早 将 人 工 智 能 引 入 到 自 适 应 雷 达 领 域 中, 其 空 军 实 验 室 (AFRL) 一 直 致 力 于 智 能 信 号 处 理 方 面 的 研 究, 并 取 得 了 很 多 进 展. 其 早 期 的 研 究 主 要 在 专 家 系 统 恒 虚 警 处 理 (ESCFAR), 此 后 分 别 开 展 了 基 于 知 识 的 空 时 自 适 应 处 理 技 术 (KBSTAP) 和 基 于 全 美 地 形 调 查 得 出 的 数 字 地 图 信 息 的 空 时 自 适 应 处 理 (KBMap STAP) 研 究 项 目, 建 立 了 基 于 知 识 的 环 境 数 据 库, 并 结 合 匹 配 照 射 技 术 和 波 形 分 集 技 术 开 展 了 基 于 知 识 的 匹 配 照 射 和 基 于 知 识 的 波 形 分 集 技 术. 在 2001 年 AFRL 又 联 合 美 国 国 防 先 进 研 究 计 划 署 (DARPA) 资 助 了 知 识 辅 助 的 传 感 器 信 号 处 理 和 专 家 推 理 系 统 (KASSPER), 主 要 研 究 如 何 利 用 外 部 数 据 源 通 过 动 态 改 变 雷 达 信 号 处 理 来 提 高 性 能. 近 年 来, 美 国 国 防 部 开 展 了 两 个 关 于 波 形 自 适 应 的 项 目 : 其 一 是 DARPA 的 波 形 捷 变 感 知 项 目 复 杂 海 上 环 境 下 低 视 角 小 RCS 目 标 检 测 的 自 适 应 波 形 设 计 ; 其 二 是 空 军 科 学 研 究 办 公 室 (AFOSR) 负 责 的 全 谱 域 的 自 适 应 波 形 设 计 项 目 [16]. 这 两 个 项 目 为 具 有 发 射 波 形 自 适 应 结 构 的 雷 达 构 建 了 系 统 原 型, 并 在 信 号 处 理 算 法 上 取 得 了 一 系 列 创 新. 此 外, 美 国 多 个 著 名 大 学 和 Raytheon 公 司 共 同 组 成 了 一 个 多 学 科 联 合 的 大 学 研 究 组 织 (MURI) 进 行 自 适 应 波 形 设 计 方 面 的 理 论 和 工 程 研 究 [17].MURI 同 时 受 到 美 国 空 军 和 海 军 实 验 室 的 资 助, 进 行 了 相 关 雷 达 的 改 造 和 实 验. 自 适 应 和 智 能 处 理 ( 专 家 系 统, 基 于 知 识 的, 知 识 辅 助 ) 算 法 是 通 过 模 拟 雷 达 信 号 处 理 各 领 域 的 专 家 以 实 现 各 部 分 功 能 ( 滤 波,CFAR 检 测, 轨 迹 处 理, 判 决 和 分 类 ) 性 能 最 优. 随 着 各 项 技 术 的 不 断 发 展, 智 能 处 理 部 分 数 目 和 算 法 的 不 断 增 多, 为 智 能 处 理 提 供 知 识 的 信 息 源 也 越 来 越 丰 富, 如 何 高 效 的 利 用 这 些 数 据 信 息 和 知 识, 并 使 这 些 智 能 处 理 过 程 通 力 合 作? 单 独 的 自 适 应 和 智 能 处 理 已 不 能 完 成 这 项 复 杂 而 艰 巨 的 任 务, 需 要 认 知 的 处 理. 2 2 认 知 雷 达 的 本 质 及 基 本 结 构 cognitive 一 词 揭 示 了 认 知 雷 达 (cognitiveradar) 的 本 质. 根 据 牛 津 英 语 词 典,cognition 是 一 种 获 悉 感 知 并 兼 有 主 动 的 思 考 推 理 和 分 析 的 一 种 行 为. 而 美 国 的 国 家 健 康 协 会 (NIH), 国 家 精 神 健 康 学 会 (NIMH) 对 cogni tion 的 定 义 为 : 认 知 是 一 种 意 识 的 心 理 活 动, 它 使 人 们 获 悉 其 所 处 的 环 境. 认 知 的 行 为 包 括 感 知, 理 解, 推 理, 判 断, 记 忆 和 解 决 问 题 [6]. 根 据 认 知 的 定 义 认 知 雷 达 必 须 具 有 :(1) 感 知 环 境 的 能 力 ;(2) 智 能 信 号 处 理 ( 专 家 系 统, 基 于 规 则 的 推 理, 自 适 应 算 法 和 运 算 等 ) 的 能 力 ; (3) 存 储 器 和 环 境 数 据 库, 或 者 一 种 保 存 雷 达 回 波 中 信 息 成 分 的 机 制 ( 比 如 贝 叶 斯 方 法 );(4) 从 接 收 机 到 发 射 机 的 闭 环 反 馈. 因 此 用 一 句 话 总 结 认 知 雷 达 的 本 质 : 通 过 与 环 境 不 断 的 交 互 而 理 解 环 境 并 适 应 环 境 的 闭 环 雷 达 系 统. Haykin 给 出 了 典 型 的 认 知 雷 达 闭 环 反 馈 结 构, 如 图

3 第 ９ 期 黎 湘 认知雷达及其关键技术研究进展 可见 认知雷达是一个循环结构 该循环从发射 １所示 机辐射周围环境开始 雷达回波进入接收机后同时反 馈到雷达场 景 分 析 仪 和 雷 达 信 号 处 理 机 制 检 测 跟 踪 识别等 雷达信号处理机制利用场景分析仪及先 验知识提供的信息提高性能 对处理结果进行分析用 图 １为认知雷达的实现提供 以指导下一次的发射波形 了一个基本的框架 也是目前关于认知雷达研究的基 础 ３ 认知雷达的关键技术研究进展及相关问 题 １８６５ 启发 但是如何模拟蝙蝠的回声定位行为 使雷达具有 认知的功能 除了仿生学领域的研究外 雷达界也在 思考与探讨这一问题 尽管图 １给出了认知雷达的基本 框图 但是人们仍然不是很清楚认知雷达到底为何物 经过几年的思考与研究 认知雷达的雏形初见端倪 图 ２给 出 了 ＡＦ ＲＬ的 Ｗｉ ｃ ｋ ｓ博 士 对 认 知 雷 达 的 基 本 构 想 ５ 根据人们对认知雷达的期望与构想 认知雷达的 实现可以从场景的感知与描述 波形最优化技术 自适 应机制 自治操作与管理四项关键技术着手 以下分别 讨论目前这四项技术的研究进展及存在的问题 认知雷达的提出受到了蝙蝠这种回声定位生物的 ３ １ 场景感知与描述 前文提到 雷达场景分析仪是认知雷达的一个重 要组成部分 其功能是为接收机提供关于环境 包括目 标和雷达工作环境 的信息 因此对接收机对可能存在 的感兴趣的目标进行判决起着至关重要的作用 雷达 场景分析 仪提 供 给 接 收 机 的 信 息 主 要 来 自 于 两 种 渠 道 一种是雷达回波 即环境对雷达本身发射信号的反 应 另一种是其他传感器提供的关于雷达环境的其他 信息 比如温度 湿度 气压 海情等 雷达对回波提供 的信息进行处理要基于一定的数学描述 即首先要确 定雷达场景分析仪获得的信息的模型 目标与环境信息的感知根据雷达的体制和任务有 很大的区别 随着目前各种信号处理技术的发展 雷达 所能提取的信息越来越全面 １５ 雷达传感器对环境的 感知主要包括以下两个方面 ３ １ １ 杂波模型及背景感知方法 Ｂａ ｋ ｋ ｅ ｒ等人针对相参雷达的检测问题研究了海平 面上 单 个 运 动 目 标 场 景 下 目 标 及 杂 波 的 统 计 模 型 １８ １９ 李杨针对海面动目标检测问题 利用距离多普 勒谱中 Ｂｒ ａ ｇ ｇ峰的位置和特征信息来描述背景杂波 １５ 王彬通过观测的状态空间表示实现对环境的描述 各 个状态描述了每个距离多普勒单元内的目标数目 ２０ 频谱感 知 是 认 知 雷 达 对 背 景 感 知 的 一 项 关 键 内 容 对于人为的电磁干扰的感知 可通过光学器件检测 出干扰频率 ２１ 认知无线电中的多种频谱感知方法 ２２ 也可用于认知雷达中 对于杂波等背景感知的方法 目 前文献中讨论的不多 Ｓ ｉ ｒ ａ等人针对强海杂波环境下低 ＲＣＳ的点目标检测问题 每次设计最优信号前利用 ＬＦＭ 信号实现对杂波统计特性的在线估计 ２３ Ｓ ａ ｌ ｅ ｒ ｎ ｏ提出 用 Ｏｚ ｔ ｕ ｒ ｋ算法识别雷达回波数据的概率密度函数和相 关的分布参数 ２４ ３ １ ２ 目标模型

4 1866 电 子 学 报 2012 年 在 认 知 雷 达 中 采 用 何 种 目 标 模 型 取 决 于 雷 达 的 任 务 场 景 假 定 及 信 号 带 宽 等 因 素, 可 分 别 从 目 标 的 距 离 扩 展 特 性 和 多 普 勒 扩 展 特 性 进 行 描 述. 目 标 的 距 离 扩 展 特 性 取 决 于 信 号 的 带 宽. 点 目 标 模 型 适 用 于 窄 带 雷 达, 其 回 波 信 号 幅 度 为 一 复 高 斯 随 机 变 量 [25], 包 络 为 瑞 利 随 机 变 量 ; 对 于 宽 带 雷 达, 应 该 考 虑 散 射 点 场 的 干 扰 和 谐 振 效 应, 目 标 相 对 于 雷 达 信 号 可 视 为 一 个 线 性 时 不 变 系 统, 并 以 目 标 的 冲 激 响 应 来 描 述. 此 时, 回 波 信 号 为 发 射 信 号 与 一 个 复 高 斯 随 机 过 程 的 卷 积 输 出. 雷 达 每 次 照 射 目 标 时, 冲 激 响 应 为 该 随 机 过 程 的 一 个 样 本 函 数. 若 可 以 通 过 某 种 手 段 估 计 出 该 样 本 函 数, 目 标 的 冲 激 响 可 视 为 确 定 已 知 的 [26,27] ; 如 果 不 能 获 得 目 标 冲 激 响 应 的 先 验 信 息, 需 要 将 目 标 冲 激 响 应 视 为 一 个 高 斯 随 机 过 程 [27]. 目 标 的 多 普 勒 扩 展 特 性 取 决 于 目 标 的 运 动 形 态. 目 标 的 匀 速 运 动 引 起 回 波 信 号 的 尺 度 变 化 ;Bakker 等 人 通 过 一 个 方 差 为 σ 2 的 高 斯 分 布 的 加 速 度 来 描 述 单 个 目 标 的 捷 变 运 动 特 性 [18,19] ;Kay 用 一 个 均 匀 分 布 的 随 机 变 量 描 述 运 动 目 标 的 未 知 多 普 勒 特 征 [28]. 模 型 的 建 立 和 场 景 感 知 对 于 认 知 雷 达 系 统 的 构 建 至 关 重 要, 是 认 知 雷 达 实 现 的 基 础. 建 立 准 确 的 模 型 是 回 答 的 雷 达 感 知 什 么 感 知 的 信 息 如 何 表 示 的 问 题. 现 有 文 献 中 所 用 到 场 景 的 模 型 主 要 分 为 两 类 : 一 种 是 直 接 假 定 环 境 的 统 计 模 型, 难 以 在 实 际 应 用 中 获 得 较 好 的 性 能 ; 另 一 种 是 针 对 某 个 实 际 的 场 景, 通 过 理 论 分 析 和 大 量 的 实 测 数 据 分 析, 建 立 适 当 的 模 型, 目 前 所 建 立 的 也 只 有 为 数 不 多 的 几 种 海 杂 波 模 型. 尽 管 有 些 学 者 已 经 研 究 了 在 线 估 计 杂 波 模 型 的 方 法, 但 都 是 在 统 计 模 型 假 定 的 基 础 上, 估 计 模 型 的 某 些 参 数. 事 实 上, 利 用 雷 达 回 波 感 知 场 景 信 息 的 知 识 获 取 方 式 属 于 一 种 outsidein 型 认 知, 其 优 势 在 于 可 以 获 得 环 境 当 前 的 信 息. 理 论 上 讲, 先 进 的 在 线 学 习 方 法 有 望 摆 脱 人 工 控 制, 同 时 在 线 学 习 方 法 不 需 要 存 储 与 当 前 操 作 无 关 的 数 据, 对 存 储 器 没 有 过 多 要 求, 但 是 对 初 始 状 态 估 计 的 精 度 和 系 统 的 实 时 性 要 求 较 高. 与 之 对 应, 认 知 雷 达 的 另 外 一 种 认 知 过 程 为 insideout, 即 图 1 中 的 先 验 知 识 库 部 分. 这 种 认 知 过 程 通 过 离 线 学 习 实 现, 需 要 人 工 干 预, 通 过 离 线 学 习 构 建 的 知 识 库 具 有 容 量 大 内 容 丰 富 的 特 点. 这 要 求 认 知 雷 达 解 决 两 个 问 题 : 1 接 收 机 系 统 要 包 含 大 容 量 的 存 储 器, 以 存 储 各 种 类 型 的 先 验 知 识 ;2 雷 达 接 收 机 要 具 有 根 据 当 前 雷 达 的 工 作 模 式 及 环 境 标 识 快 速 搜 索 与 之 匹 配 的 先 验 信 息 的 能 力. 以 上 两 点 对 雷 达 的 硬 件 配 置 及 软 件 算 法 都 提 出 了 挑 战. 3 2 波 形 最 优 化 技 术 波 形 最 优 技 术 包 括 最 优 化 选 择 与 最 优 化 设 计 : 波 形 选 择 要 求 在 雷 达 工 作 前 设 计 好 一 组 波 形 或 波 形 参 数, 建 立 波 形 库. 雷 达 工 作 时 基 于 当 前 的 工 作 环 境 从 波 形 库 里 自 适 应 的 选 择 某 个 波 形 或 波 形 参 数 的 值 ; 波 形 设 计 问 题 是 根 据 当 前 环 境 实 时 的 设 计 波 形 或 计 算 波 形 参 数. 波 形 选 择 的 缺 点 是 波 形 或 波 形 参 数 的 库 必 须 在 工 作 前 设 计 好, 在 雷 达 工 作 时, 波 形 选 择 算 法 必 须 在 整 个 库 内 搜 索 最 优 波 形 从 而 获 得 最 优 性 能. 而 波 形 设 计 比 波 形 选 择 更 加 灵 便, 能 够 更 好 的 利 用 动 态 变 化 环 境 的 信 息, 然 而, 在 现 有 技 术 条 件 下, 波 形 自 适 应 设 计 与 雷 达 实 时 性 探 测 的 要 求 存 在 矛 盾 [29]. 当 然 如 果 波 形 库 很 大, 也 会 造 成 很 大 的 运 算 负 担 准 则 函 数 事 实 上, 波 形 最 优 化 是 在 一 定 的 系 统 限 制 条 件 下 最 大 化 系 统 的 性 能. 系 统 性 能 表 现 为 不 同 的 性 能 标 准 函 数 ( 或 称 代 价 函 数 ), 最 优 化 过 程 中 根 据 这 些 目 标 函 数 形 成 一 定 的 性 能 准 则, 作 为 调 整 波 形 的 依 据 [30]. 性 能 准 则 函 数 的 选 取 根 据 雷 达 系 统 的 任 务 和 工 作 模 式 而 定, 而 波 形 设 计 的 约 束 条 件 则 由 信 号 处 理 技 术 和 硬 件 实 现 水 平 限 制. 表 1 总 结 了 目 前 文 献 中 常 用 的 性 能 函 数 及 求 解 最 优 波 形 的 限 制 条 件. 雷 达 任 务 表 1 常 用 性 能 准 则 函 数 及 限 定 条 件 性 能 准 则 函 数 限 定 条 件 SNR SINR SCR, 检 测 概 率, 检 测 时 间, 信 号 与 目 标 杂 波 间 的 相 关 性, 多 普 勒 频 率 上 的 平 均 偏 差 检 测 系 数 能 量 限 制 目 标 类 别 间 的 距 离 测 度 (L 2 范 数 马 氏 距 离 带 宽 限 制 目 标 欧 式 距 离 KLIN 等 ), 目 标 与 回 波 信 号 间 的 互 时 宽 限 制 识 别 信 息, 对 目 标 冲 激 响 应 的 估 计 误 差 恒 模 限 制 目 标 跟 踪 各 种 形 式 的 跟 踪 误 差, 回 波 与 目 标 状 态 间 的 互 信 息 SNR 限 制 模 糊 函 数 限 制 成 像 重 构 的 与 真 实 目 标 散 射 函 数 间 的 最 小 距 离, 克 拉 美 罗 限 最 优 波 形 求 解 方 法 根 据 表 1 给 出 的 性 能 准 则 函 数 和 限 制 条 件, 人 们 研 究 了 很 多 求 解 最 优 波 形 的 方 法 以 适 应 各 自 的 环 境 想 定, 主 要 归 结 为 以 下 三 种 : (1) 特 征 值 法 特 征 值 法 获 得 的 最 优 波 形 对 应 目 标 响 应 的 某 种 表 示 的 特 征 值. 对 于 信 号 的 连 续 形 式, 最 优 波 形 为 Fred holm 积 分 核 的 最 大 特 征 值 对 应 的 特 征 向 量 ; 对 于 信 号 的 离 散 表 示, 最 优 波 形 为 目 标 自 相 关 矩 阵 最 大 特 征 值 对 应 的 特 征 向 量. 该 方 法 适 用 于 噪 声 环 境 下 扩 展 目 标 [10,27,31,32] 的 检 测 和 识 别 问 题 [10,11,31,32]. 利 用 特 征 值 法 求 解 最 优 波 形 要 求 目 标 的 冲 激 响 应 确 定 且 已 知, 当 冲 激 响 应 不 能 通 过 一 定 的 先 验 信 息 获 得 时 无 法 应 用 该 方

5 第 9 期 黎 湘 : 认 知 雷 达 及 其 关 键 技 术 研 究 进 展 1867 法 ; 冲 激 响 应 估 计 不 准 确 也 会 造 成 最 优 波 形 的 性 能 下 降. (2) 注 水 法 前 文 提 到, 应 用 特 征 值 法 求 解 最 优 波 形 要 满 足 两 个 条 件 : 一 是 没 有 杂 波 信 号, 二 是 目 标 冲 激 响 应 确 定 且 已 知. 当 以 上 条 件 不 能 满 足 时, 无 法 利 用 特 征 值 法 求 解 最 优 波 形. 如 果 能 将 最 优 波 形 求 解 问 题 转 化 为 凸 规 划 问 题, 就 可 以 利 用 拉 格 朗 日 乘 子 技 术 进 行 求 解. 此 时, 最 优 波 形 将 能 量 分 配 在 由 环 境 描 述 的 能 量 曲 线 上 低 于 某 一 数 值 的 范 围 内, 就 像 往 洼 地 里 注 满 水 一 样, 如 图 3 所 示. 因 此 这 种 波 形 称 为 注 水 波 形, 把 求 解 这 种 波 形 的 方 法 统 称 为 注 水 法. 注 水 法 可 用 于 解 决 多 个 场 景 下 的 最 优 波 形 求 解 问 题 :1 杂 波 环 境 下 的 高 斯 点 目 标 检 测 问 题 [33] ;2 扩 展 目 标 识 别 [26,27,34~36] : 根 据 率 失 真 理 论, 随 机 目 标 冲 激 响 应 与 回 波 信 号 间 的 互 信 息 越 大, 对 目 标 的 估 计 越 准 确, 则 对 其 分 类 识 别 性 能 越 好. 以 最 大 互 信 息 为 目 标 函 数, 在 能 量 约 束 条 件 下 可 利 用 注 水 法 获 得 最 优 波 形 能 量 谱 [27] ; 严 格 上 来 讲, 以 最 大 互 信 息 为 准 则 求 解 最 优 波 形 的 方 法 要 求 目 标 回 波 杂 波 和 噪 声 均 服 从 高 斯 分 布. 但 Goodman 的 研 究 表 明, 在 多 类 具 有 确 定 性 冲 激 响 应 的 目 标 识 别 问 题 中, 由 于 目 标 类 别 的 不 确 定 性, 随 机 目 标 识 别 的 最 优 波 形 求 解 方 法 仍 然 适 用 [26] ;3 随 机 扩 展 目 标 跟 踪. 对 扩 展 目 标 冲 激 响 应 的 估 计 越 准 确, 跟 踪 的 均 方 误 差 越 小, 因 此, 针 对 随 机 扩 展 目 标 跟 踪 的 最 优 波 形 可 以 通 过 求 解 估 计 性 能 最 优 的 波 形 获 得 [37] ; 另 一 种 方 法 是 将 目 标 冲 激 响 应 的 估 计 问 题 作 为 一 个 解 卷 积 过 程, 以 MMSE 为 准 则, 在 能 量 限 制 条 件 下 仍 然 得 到 了 注 水 波 形 [38]. (3) 搜 索 寻 优 法 波 形 最 优 化 的 目 标 函 数 通 常 和 雷 达 的 任 务 及 场 景 有 关, 有 些 时 候 目 标 函 数 比 较 复 杂, 且 约 束 函 数 不 满 足 线 性 条 件, 使 得 直 接 获 得 最 优 波 形 的 解 析 解 非 常 困 难, 此 时 需 要 借 助 现 代 最 优 化 理 论 的 成 果 确 定 最 优 波 形. 在 恒 模 的 限 定 条 件 下, 纠 博 针 对 目 标 识 别 问 题 利 用 遗 传 算 法 搜 索 最 优 波 形 相 位 的 最 优 解 [39] ;Sira 利 用 New ton Raphson 方 法 确 定 最 优 信 号 的 相 位 调 制 方 式, 使 其 具 有 期 望 的 自 相 关 函 数 [23] 最 优 信 号 谱 的 时 域 合 成 方 法 在 频 域 利 用 特 征 值 法 只 能 获 得 最 优 波 形 的 幅 度 谱, 利 用 注 水 法 求 解 最 优 波 形 通 常 也 只 能 获 得 幅 度 谱 的 平 方, 都 缺 乏 相 位 信 息. 因 此, 需 要 研 究 产 生 具 有 最 优 谱 的 时 域 信 号 的 方 法.Kay 利 用 Durbin 方 法 合 成 具 有 最 优 谱 的 最 小 相 位 信 号, 信 号 主 要 能 量 集 中 在 信 号 的 前 端, 使 得 信 号 的 幅 度 有 大 的 起 伏 [33]. 蒋 飞 根 据 连 续 混 沌 调 频 信 号 的 动 力 学 模 型, 设 定 时 间 尺 度 变 换 函 数, 调 制 处 于 正 弦 振 荡 的 Colpits 电 路 频 率, 可 实 现 任 意 频 谱 结 构 的 目 标 波 形 输 出 [40]. 实 际 的 雷 达 系 统 中, 为 了 充 分 利 用 雷 达 发 射 机 的 效 率, 常 常 要 求 雷 达 系 统 发 射 包 络 恒 定 的 信 号. 传 统 的 方 法 有 驻 定 相 位 法, 但 是 当 信 号 的 谱 存 在 明 显 的 起 伏 时, 驻 定 相 位 法 合 成 信 号 的 谱 在 信 号 阻 带 内 与 最 优 信 号 相 差 较 大 [41]. 由 于 信 号 的 幅 度 平 方 谱 给 定 时, 可 调 节 的 参 数 仅 为 信 号 相 位, 因 此, 包 络 恒 定 约 束 下 的 最 优 时 域 信 号 合 成 问 题 可 转 化 为 时 域 信 号 相 位 恢 复 问 题. 通 常 采 用 迭 代 传 输 算 法 解 决 此 类 问 题.Jackson 利 用 交 互 投 影 原 理, 设 计 迭 代 传 输 算 法, 实 现 恒 定 包 络 的 时 域 信 号 的 谱 与 最 优 幅 度 谱 之 间 的 最 佳 逼 近 [41].Paton 证 明 了 Jackson 的 方 法 为 一 种 误 差 减 小 算 法, 并 研 究 了 频 域 样 本 数 与 时 域 样 本 数 不 等 时 的 波 形 合 成 方 法 [9]. 通 过 本 节 的 分 析 可 以 看 出, 波 形 最 优 化 技 术 已 经 取 得 了 很 多 成 果, 为 认 知 雷 达 的 实 现 提 供 了 必 要 的 技 术 支 撑, 但 仍 然 存 在 一 些 问 题. 比 如 目 前 关 于 最 优 波 形 的 研 究 成 果 主 要 集 中 在 任 意 波 形, 尽 管 目 前 硬 件 水 平 的 发 展 使 得 任 意 波 形 产 生 成 为 可 能, 但 是 现 有 的 天 线 馈 送 和 发 射 系 统 还 难 以 做 到 任 意 波 形 的 无 失 真 传 输 和 发 射 ; 目 前 的 波 形 设 计 方 法 主 要 以 提 高 某 一 方 面 的 性 能 为 基 础, 而 没 有 兼 顾 其 他 方 面 的 性 能, 是 否 应 该 设 计 一 个 满 足 多 方 面 性 能 要 求 的 波 形, 还 是 不 同 性 能 优 势 的 波 形 交 替 发 射? 这 些 问 题 都 值 得 我 们 进 一 步 探 讨 和 研 究. 3.3 自 适 应 机 制 波 形 最 优 化 技 术 已 经 有 了 半 个 世 纪 的 发 展 历 史, 形 成 了 一 些 比 较 成 熟 的 理 论 与 方 法. 认 知 雷 达 通 过 自 适 应 的 作 用 重 新 赋 予 波 形 最 优 化 技 术 生 机 与 活 力. 见 诸 文 献 的 自 适 应 更 新 方 法 主 要 有 以 下 几 种 : (1) 贝 叶 斯 方 法 : 贝 叶 斯 方 法 被 广 泛 应 用 于 针 对 目 标 检 测 [18,19] [42] [26,35] 跟 踪 和 识 别 的 波 形 自 适 应 设 计 中, 其 优 势 在 于 无 需 存 储 大 量 的 数 据 就 可 以 保 留 先 前 获 得 的 信 息. 在 小 目 标 检 测 和 跟 踪 问 题 中, 该 方 法 被 用 于 更 新 目 标 状 态 的 概 率 ; 在 目 标 识 别 问 题 中, 该 方 法 被 用 于 更 新 各 类 目 标 假 设 的 概 率 [26,35]. (2) 滤 波 理 论 :Sira 等 人 针 对 海 杂 波 环 境 下 的 低 RCS 目 标 检 测 问 题, 根 据 本 次 的 回 波 信 号 利 用 期 望 最 大 值 方 法 估 计 出 斑 点 的 协 方 差 矩 阵, 用 于 下 一 次 照 射 的 杂 波 抑 制 及 检 测 [23] ; 在 快 变 的 海 杂 波 环 境 下,Li 等 人 又 提 出 基 于 前 一 次 的 估 计 协 方 差 矩 阵 计 算 预 测 协 方 差 矩

6 1868 电 子 学 报 2012 年 阵, 用 于 求 解 下 一 次 最 优 波 形 的 代 价 函 数 [43]. 此 外, Sameh 等 人 在 针 对 两 类 目 标 分 类 的 最 优 波 形 选 择 过 程 中, 在 每 次 接 收 到 回 波 信 号 后 更 新 其 协 方 差 矩 阵, 并 根 据 该 协 方 差 矩 阵 与 目 标 二 维 散 射 函 数 的 关 系 选 择 下 一 次 发 射 的 最 优 波 形 [44]. (3)Q 学 习 : 将 自 适 应 波 形 选 择 问 题 建 模 为 随 机 动 态 规 划 模 型, 针 对 目 标 的 真 实 状 态 一 般 未 知, 且 雷 达 目 标 转 移 概 率 未 知 的 场 景, 利 用 Q 学 习 的 方 法 自 适 应 的 选 择 最 优 波 形 [20]. 3 4 自 治 操 作 与 管 理 雷 达 作 为 远 程 感 知 的 重 要 手 段, 要 实 现 认 知 功 能 成 为 一 个 能 够 独 立 工 作 的 系 统, 自 治 操 作 与 管 理 是 一 项 关 键 技 术. 一 方 面, 在 认 知 雷 达 的 很 多 模 块 内 都 会 引 入 自 适 应 算 法 (STAP CFAR GIP 等 ) 和 智 能 算 法 ( 专 家 系 统, 知 识 辅 助 等 ), 但 是 这 些 算 法 独 立 工 作 不 可 能 实 现 期 望 的 性 能 [5]. 各 个 独 立 的 功 能 之 间 要 彼 此 合 作, 并 且 有 效 的 工 作 才 能 够 进 一 步 的 提 高 性 能, 因 此 需 要 研 究 如 何 实 现 各 智 能 处 理 环 节 的 协 调 合 作 的 技 术. 另 一 方 面, 我 们 希 望 在 人 与 雷 达 组 成 的 一 个 工 作 系 统 内 人 的 作 用 越 来 越 小, 甚 至 将 来 完 全 被 雷 达 取 代 而 由 雷 达 本 身 成 为 一 个 闭 环 系 统 [4], 就 要 求 雷 达 具 有 推 断 决 策 等 能 力. 这 要 求 认 知 雷 达 能 够 自 主 完 成 任 务 部 署 与 转 换, 并 能 够 重 新 配 置 资 源. 而 目 前 对 于 认 知 雷 达 中 自 治 操 作 与 管 理 技 术 的 研 究 见 诸 文 献 的 较 少. 4 认 知 雷 达 未 来 发 展 方 向 尽 管 目 前 关 于 认 知 雷 达 的 技 术 研 究 取 得 了 一 定 的 进 展, 但 是 由 于 至 今 没 有 认 知 雷 达 系 统 问 世, 人 们 对 认 知 雷 达 的 认 识 仍 然 比 较 模 糊. 认 知 雷 达 将 以 一 种 什 么 样 的 形 式 出 现? 与 现 有 的 哪 种 形 式 的 雷 达 系 统 结 合 最 有 可 能? 根 据 认 知 雷 达 能 够 自 主 判 断 决 策, 并 能 够 自 适 应 调 整 发 射 信 号 的 特 点, 预 计 认 知 雷 达 最 有 可 能 向 多 功 能 网 络 化 发 展. 对 于 认 知 多 功 能 相 控 阵 雷 达, 实 现 资 源 的 合 理 分 配 与 管 理 是 其 中 的 一 项 关 键 问 题. 目 前 相 控 阵 天 线 技 术 已 有 了 较 大 的 发 展, 在 计 算 机 控 制 下, 可 以 在 微 秒 量 级 上 进 行 波 束 捷 变, 从 而 可 以 实 现 多 目 标 探 测 跟 踪 制 导 等 多 种 工 作 方 式. 面 对 复 杂 的 环 境, 如 何 实 现 多 功 能 相 控 阵 雷 达 任 务 的 有 效 调 度 与 系 统 资 源 优 化 是 一 项 重 要 的 研 究 课 题 [45]. 具 有 认 知 能 力 的 多 功 能 相 控 阵 雷 达 在 资 源 管 理 方 面 将 发 挥 更 大 的 优 势, 其 对 于 环 境 的 感 知 能 力 对 事 件 的 判 决 推 理 能 力 将 为 资 源 的 有 效 分 配 提 供 保 障. 此 外, 传 统 雷 达 中 对 任 务 的 评 判 标 准 ( 虚 警 概 率 检 测 概 率 等 ) 对 于 认 知 雷 达 已 经 不 完 全 适 用, 需 要 探 索 新 的 评 判 准 则. 网 络 化 也 是 未 来 雷 达 发 展 的 一 个 重 要 方 向. 多 部 雷 达 相 互 合 作 可 实 现 远 超 过 单 部 雷 达 的 远 程 感 知 能 力. 认 知 雷 达 网 络 可 以 有 两 种 形 式 : 一 种 是 分 布 式 的, 即 每 部 雷 达 都 具 有 认 知 能 力 ; 另 一 种 是 集 中 式 的, 即 设 置 一 个 中 心 基 站, 只 有 该 基 站 雷 达 具 有 认 知 能 力. 集 中 式 的 认 知 雷 达 网 络 可 以 充 分 利 用 传 统 雷 达 组 成 网 络 的 结 点, 提 高 雷 达 系 统 的 综 合 能 力 的 同 时 降 低 了 成 本. 而 网 络 节 点 上 的 单 部 雷 达 可 以 是 传 统 的 雷 达, 也 可 以 是 仅 具 有 接 收 系 统 的 被 动 雷 达. 何 时 选 择 哪 部 雷 达 进 入 网 络 工 作? 如 何 有 效 的 处 理 并 利 用 各 工 作 雷 达 站 发 出 的 数 据? 如 何 根 据 现 有 雷 达 的 几 何 关 系 调 整 各 雷 达 的 发 射 信 号? 对 于 被 动 接 收 的 雷 达 节 点, 如 何 有 效 的 选 择 辐 射 源? 这 些 都 是 实 现 认 知 雷 达 网 络 需 要 考 虑 的 问 题. 参 考 文 献 [1]SHaykin.Cognitiveradar:Awayofthefuture[J].IEEESig nalprocesingmagazine,2006,23(1): [2]SHaykin.Newgenerationofradarsystemsenabledwithcogni tion[a].ieeeradarconference2010[c].washingtondc: IEEEPres,2010. [3]JRGuerci.Cognitiveradar:Aknowledge aidedfulyadaptive approach[a].proceedingsofieee RadarConference[C]. WashingtonDC:IEEEPres, [4]CJBaker.Inteligenceandradarsystems[A].Proceedingsof IEEERadarConference[C].WashingtonDC:IEEE Pres, [5]M Wicks.Spectrumcrowdingandcognitiveradar[A].2ndIn ternationalworkshoponcognitiveinformationprocesing[c]. IEEEPres, [6] JR Guerci.CognitiveRadar:TheKnowledge Aidedfuly AdaptiveApproach[M].Boston/London:Artech House, [7] 黄 培 康. 遥 感 目 标 的 特 征 提 取 与 反 演 [R]. 长 沙 : 国 防 科 技 大 学,2011. HuangPei kang.featureextractionandinversionforremote SensingTarget[R].Changsha:NationalUniversityofDefense Technology,2011.(inChinese) [8] 费 元 春, 苏 广 川, 等. 宽 带 雷 达 信 号 产 生 技 术 [M]. 北 京 : 国 防 工 业 出 版 社 FeiYuan chun,suguang chuan,etal.generationtechnology ofwidebandradarsignal[m].bingjing:nationaldefensein dustrialpres,2002.(inchinese) [9]LK Paton.OntheSatisfactionofModulusandAmbiguity FunctionConstraintsinRadarWaveformOptimizationforDe tection[d].dayton:wrightstateuniversity,2009. [10]JRGuerci,SU Pilai.Theoryandapplicationofoptimum transmit receiveradar[a].proceedingsofieee Internal RadarConference[C].Alexandria:IEEEPres,

7 第 9 期 黎 湘 : 认 知 雷 达 及 其 关 键 技 术 研 究 进 展 [11]DAGaren,etal.Optimaltransmisionpulseshapefordetec tionandidentificationwithuncertaintargetaspect[a].pro ceedingsofieeeradarconference[c].atlanta:ieeepres, [12]SKay,JHThanos.Optimaltransmitsignaldesignforactive sonar/radar[a].proceedingsofinternationalconferenceon Acoustics,Speech,andSignalProcesing[C].Orlando,FL: IEEEPres, [13]RARomero,JHBae,NAGoodman.Theoryandapplication ofsnrandmutualinformationmatchediluminationwave forms[j].ieee TransactionsonAerospaceandElectronic Systems,2011,47(2): [14]ADrozd.Waveformdiversityanddesign[OL].htp://www. emcs. org/acstrial/newsleters/summer06/coverstory. pdf, [15] 李 杨. 高 频 地 波 雷 达 背 景 感 知 与 目 标 检 测 技 术 研 究 [D]. 哈 尔 滨 : 哈 尔 滨 工 业 大 学,2009. LiYang.StudyonBackgroundCognitionandTargetDetection TechniquesforHighFrequencySurfaceWaveRadar[D]. Harbin:HarbinInstitueofTechnology,2009.(inChinese) [16]PSAntonia,ANehorai,RCalderbank.Waveform agilesens ingandprocesing[j].ieee SignalProcesingMagazine, 2009,26(1): [17]ANehorai,Adaptivewaveform designforfulspectraldomi nance[ol].signal.ese.wustl.edu/muri/kickof/overview. pdf, [18]RBakker,etal.Adaptiveradardetection:Abayesianapproach [A].IEEWorkshopNonlinearNon GausianSignalProces ing[c].peebles,scotland:ieeepres,2006. [19]RBakker,GLopez,SHaykin.BayesianRpproachtotheDi rectfilteringofradartargetsincluter[r].hamiltion: AdaptiveSystemsLaboratory,McMasterUniversity,2002. [20] 王 彬, 汪 晋 宽, 等. 认 知 雷 达 中 基 于 Q 学 习 的 自 适 应 波 形 选 择 算 法 [J]. 系 统 工 程 与 电 子 技 术,2011,33(5): WangBin,WangJin kuan,etal.adaptivewaveformselection algorithmbasedonq learningincognitiveradar.[j].systems EngineeringandElectronics,2011,33(5): (in Chinese) [21]RW Brandseter,JSchwarz,ASeidon.Adaptivespreadspec trumradar[p].us: ,1987. [22] 赵 知 劲, 郑 仕 链, 等. 认 知 无 线 电 中 频 谱 感 知 技 术 [J]. 现 代 雷 达,2008,30(5): ZhaoZhi jin,zhengshi lian,etal.spectrum sensingtech nologiesforcognitiveradios[j].mordenradar,2008,30(5): (inChinese) [23]SPSira,etal.Adaptivewaveformdesignforimproveddetec tionoflow RCStargetsinheavyseacluter[J].IEEEJournal ofselectedtopicsinsignalprocesing,2007,1(1): [24]SSalerno.AMatlab BasedOzturkAlgorithm Implementation [R].WrightPanterson:AFRL,2006. [25]H Trees.Detection,Estimation,andModulationTheory,Part Ⅲ:Radar SonarProcesingandGausianSignalsinNoise [M].NewYork:JohnWiley&Sons,Inc,2001. [26]NAGoodman,PRVenkata,NeifeldM A.Adaptivewave formdesignandsequentialhypothesistestingfortargetrecog nitionwithactivesensors[j].ieeejournalofselectedtopics insignalprocesing,2007,1(1): [27]M RBel.Informationtheoryandradarwaveformdesign[J]. IEEETransactiononInformationTheory,1993,39(5): [28]SKay.Optimumradarsignalfordetectionincluter[J].IEEE TransactionsonAerospaceandElectronicSystems,2007,43 (3): [29]DCochran,etal.Waveformlibraries measuresofefectivenes forradarscheduling[j].ieeesignalprocesmagazine,2009, 26(1): [30]SHaykin,CurieB,KirubarajanT.LiteratureSearchonAdap tiveradartransmitwaveforms[r].otawa:defencer&d, [31]SUPilai,OhHS,etal.Optimumtransmit receiverdesignin thepresenceofsignal dependentinterferenceand channel noise[j].ieeetransactiononinformationtheory,2000,46 (2): [32]DAGaren,etal.Enhancedtargetdetectionandidentification viaoptimizedradartransmisionpulseshape[j].ieeproc Radar,SonarNavigation,2001,148(3): [33]SKay.OptimalsignaldesignfordetectionofGausianpoint targetsinstationarygausiancluter/reverberation[j].ieee JournalofSelectedTopicsinSignalProcesing,2007,1(1): [34]R Romero,N A Goodman.Information theoreticmatched waveform insignaldependentinterference[a].ieeeradar Conference[C].Rome:IEEEPres, [35]RARomero,GoodmanNA.Waveform designinsignal de pendentwaveformdesigninsignal dependentinterferenceand applicationtotargetrecognitionwithmultipletransmisions [J].IETRadarSonarandNavigation,2009,3(4): [36] 纠 博, 刘 宏 伟, 等. 一 种 基 于 互 信 息 的 波 形 优 化 设 计 方 法 [J]. 西 安 电 子 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ),2008,35(4): JiuBo,LiuHong wei,etal.methodforwaveform design basedonmutualinformation.[j].journalofxidianuniversi ty,2008,35(4): (inchinese) [37]A Leshem,O Naparstek,A Nehorai.Informationtheoretic adaptiveradarwaveformdesignformultipleextendedtargets [J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcesing,

8 1870 电 子 学 报 2012 年 2007,1(1): [38]FZDai,etal.Adaptivewaveformdesignforrange spreadtar gettracking[j].electronicsleters,2010,46(11): [39] 纠 博, 刘 宏 伟, 等. 针 对 目 标 识 别 的 波 形 优 化 设 计 方 法 [J]. 电 子 与 信 息 学 报,2009,31(11): JiuBo,LiuHong wei,etal.amethodofwaveformdesignfor therecognitionofradartargets[j].journalofelectronics& InformationTechnology,2009,31(11): (inChi nese) [40] 蒋 飞, 刘 中, 等. 任 意 频 谱 结 构 的 连 续 混 沌 调 频 雷 达 波 形 设 计 [J]. 电 子 学 报,2010,38(9): JiangFei,LiuZhong,etal.Waveform designofarbitrary spectrum structureforcontinuous chaosfrequency modulating radar[j].actaelectronicasinica,2010,38(9): (inchinese) [41]LJackson,SKay,NVankayalapati.Iterativemethodfornon linearfm synthesisofradarsignals[j].ieeetransactionson AerospaceandElectronicSystems,2010,46(2): [42]SBruno,FMoura.Multiframedetector/tracker:Optimalper formance[j].ieeetransactionsonaerospaceandelectronic Systems,2001,37(3): [43]YingLi,M Wiliam,etal.Adaptivewaveform designin rapidly varyingradarscenes[a].internationalwd&d Con ference[c].kisimmee:ieeepres, [44]SM Sowelam,AHTewfik.Waveformselectioninradartar getclasification[j].ieeetransactionsoninformationtheo ry,2000,46(3): [45] 卢 建 斌, 胡 卫 东, 等. 多 功 能 相 控 阵 雷 达 实 时 任 务 调 度 研 究 [J]. 电 子 学 报,2006,34(4): JBLu,W DHu,etal.Studyonreal timetaskschedulingof multifunctionphasedarayradars[j].actaelectronicasinica, 2006,34(4): (inChinese) 作 者 简 介 黎 湘 男,1967 年 出 生 于 湖 南 浏 阳. 国 防 科 学 技 术 大 学 教 授 博 士 生 导 师 电 子 学 会 高 级 会 员. 现 为 973 技 术 首 席,863 专 家 组 专 家. 入 选 教 育 部 新 世 纪 优 秀 人 才 资 助 计 划, 获 中 国 科 协 求 是 杰 出 青 年 奖 实 用 工 程 奖, 入 选 新 世 纪 百 千 万 人 才 工 程 国 家 级 人 选, 获 杰 青 资 助. 主 要 研 究 方 向 为 雷 达 系 统 与 信 号 处 理 非 线 性 信 号 处 理 雷 达 自 动 目 标 识 别 与 模 糊 工 程. 范 梅 梅 女,1984 年 1 月 生 于 河 北 衡 水. 分 别 于 2005 年 和 2008 于 军 械 工 程 学 院 获 学 士 学 位 和 硕 士 学 位. 现 于 国 防 科 技 大 学 攻 读 博 士 学 位. 目 前 主 要 从 事 雷 达 目 标 识 别 认 知 雷 达 波 形 设 计 等 领 域 的 研 究 工 作. E mail:fmmsunshine@sina.com