本發(fā)明涉及采用無線電波的反射或再輻射的定位或存在檢測，具體涉及一種ris輔助雷達系統(tǒng)的模式配置及位置部署方法。

背景技術(shù)：

1、2019年，新加坡科技與設(shè)計大學(xué)針對ris輔助多用戶mimo系統(tǒng)下行鏈路，通過優(yōu)化ris相位提高系統(tǒng)的能量效率；進一步考慮室內(nèi)應(yīng)用場景，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化ris相位；2021年歐洲電信學(xué)院針對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入問題，利用ris輔助來提高系統(tǒng)和速率；德國德里希-亞歷山大大學(xué)將ris應(yīng)用于毫米波大規(guī)模mimo系統(tǒng)。此外，2020-2024年，瑞典查爾默斯理工大學(xué)、芬蘭奧盧大學(xué)以及英國南安普頓大學(xué)等先后針對ris輔助定位開展了研究。然而，現(xiàn)有研究主要集中在對無線通信系統(tǒng)性能優(yōu)化方面，而利用ris增強雷達系統(tǒng)的探測能力鮮有研究。

2、2021年，中國人民解放軍空軍預(yù)警學(xué)院和意大利西諾大學(xué)先后提出ris輔助雷達概念；意大利那不勒斯費德里科二世大學(xué)將ris用作遠場反射鏡來擴展雷達的掃描視場，提出了一種位置部署方法。2022年，意大利西諾大學(xué)提出了一種面向單站或雙站雷達的ris輔助通用架構(gòu)，雷達發(fā)射天線陣列和接收天線陣列利用部署在各自附近的ris照射和觀察目標。

3、上述針對ris輔助雷達的部署模式利用間接回波修改雷達視場，只要雷達系統(tǒng)的部署方案選擇合理，就能補償雷達-ris鏈路的額外路徑損耗，將ris提供的間接回波與直接回波對齊合并，不僅可以提高雷達探測性能，而且具有優(yōu)異的成本效益。因此，現(xiàn)在亟需一種能夠合理部署ris輔助雷達的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種ris輔助雷達系統(tǒng)的模式配置及位置部署方法，可以在具備優(yōu)異的成本效益下，提高雷達探測性能。具體技術(shù)方案如下：

2、第一方面，提供了一種ris輔助雷達系統(tǒng)的模式配置方法，在第一方面的第一種可實現(xiàn)方式中，該ris輔助雷達系統(tǒng)的配置模式包括：

3、模式1，雷達配置一個發(fā)射波束和兩個接收波束，發(fā)射波束指向目標，一個接收波束指向目標，另一個接收波束指向ris；

4、和/或模式2，雷達配置兩個發(fā)射波束和一個接收波束，接收波束指向目標，一個發(fā)射波束指向目標，另一個發(fā)射波束指向ris；

5、和/或模式3，雷達配置兩個發(fā)射波束和一個接收波束，接收波束指向目標，一個發(fā)射波束指向目標，另一個發(fā)射波束指向ris，且通過兩個發(fā)射波束發(fā)送的正交波形分辨回波延遲；

6、所述配置方法包括：

7、根據(jù)所述雷達、ris和目標的特征參數(shù)和位置確定不同所述配置模式對應(yīng)的接收信噪比算法；

8、采用相應(yīng)的接收信噪比算法，分別計算不同所述配置模式下ris輔助雷達系統(tǒng)的接收信噪比；

9、將不同所述配置模式對應(yīng)的接收信噪比進行比較，選擇最佳的配置模式配置ris輔助雷達系統(tǒng)。

10、結(jié)合第一方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可實現(xiàn)方式中，確定不同所述配置模式對應(yīng)的接收信噪比算法，包括：

11、當所述雷達和ris的位置滿足ξ<λdt時，

12、模式1對應(yīng)的接收信噪比的具體計算式如下：

13、

14、和/或，模式2對應(yīng)的接收信噪比的具體計算式如下：

15、

16、和/或，模式3對應(yīng)的接收信噪比的具體計算式如下：

17、

18、其中，

19、

20、其中，ξ為目標和雷達之間連線、目標和ris之間連線之間的夾角，λ為雷達信號波長，dt為目標形狀，σ為雷達觀測到的目標表面積，pw為方差，ε∈[0，1]為雷達的發(fā)射功率系數(shù)，pr為雷達發(fā)射功率，grt為雷達波束指向目標的增益，grs，l為雷達波束指向ris第l個單元的增益，λ為雷達發(fā)射信號波長，ssr，l為目標→ris→雷達的路徑中ris第l個單元的有效孔徑，sst，l為雷達→ris→目標的路徑中ris第l個單元的有效孔徑；ρ為雷達到目標的距離，dt為ris中心到目標的距離，dr，l為ris第l個單元到雷達的距離。

21、結(jié)合第一方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可實現(xiàn)方式中，確定不同所述配置模式對應(yīng)的接收信噪比算法，包括：

22、當所述雷達和ris的位置滿足ξ≥λdt；

23、模式1的接收信噪比的具體計算式如下：

24、snr1，1＝snr0；

25、

26、和/或，模式2的接收信噪比的具體計算式如下：

27、snr2，1＝εsnr0；

28、

29、和/或，模式3的接收信噪比的具體計算式如下：

30、

31、其中，

32、

33、其中，σs為ris觀測到的目標表面積，gsr，l為目標→ris→雷達的路徑中ris第l個單元的增益，gst，l為雷達→ris→目標的路徑中ris第l個單元的增益。

34、結(jié)合第一方面的第一至三種可實現(xiàn)方式中任一種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可實現(xiàn)方式中，當ris的位置處在dt+dr-ρ≥c/w情況時，所述雷達的配置模式配置為模式2，dr為雷達到ris中心的距離，c為光速，w為雷達信號帶寬。

35、結(jié)合第一方面的第一至三種可實現(xiàn)方式中任一種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可實現(xiàn)方式中，當ris的位置處在dt+dr-ρ<c/w情況時，所述雷達的配置模式配置為模式3。

36、第二方面，提供了一種ris輔助雷達系統(tǒng)的位置部署方法，在第二方面的第一種可實現(xiàn)方式中，該ris輔助雷達系統(tǒng)的部署方式包括近端部署和遠端部署，位置部署方法包括：

37、根據(jù)雷達和目標的特征參數(shù)和位置，確定ris在不同部署位置處所對應(yīng)的部署方式；

38、采用所對應(yīng)的部署方式相匹配的接收信噪比算法，分別計算ris部署在不同部署位置處時，ris輔助雷達系統(tǒng)的接收信噪比；

39、將計算得到的所有接收信噪比進行比較，選取最佳的部署位置部署ris。

40、結(jié)合第二方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可實現(xiàn)方式中，確定ris在部署位置處所對應(yīng)的部署方式，包括：

41、根據(jù)雷達和目標的特征參數(shù)確定目標形狀dt和雷達信號波長λ；

42、通過雷達和目標的位置，以及ris的部署位置，確定目標和雷達之間連線、目標和ris之間連線之間的夾角ξ；

43、根據(jù)夾角ξ、目標形狀dt和雷達信號波長λ確定部署方式：

44、當ξ<λdt時，部署方式為近端部署；

45、當ξ≥λdt時，部署方式為遠端部署。

46、結(jié)合第二方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可實現(xiàn)方式中，計算ris部署在不同部署位置處時，ris輔助雷達系統(tǒng)的接收信噪比，包括：

47、當雷達系統(tǒng)為近端部署，且配置模式為模式1時，接收信噪比的具體計算式如下：

48、

49、和/或，當雷達系統(tǒng)為近端部署，且配置模式為模式2時，的接收信噪比的具體計算式如下：

50、

51、和/或，當雷達系統(tǒng)為近端部署，且配置模式為模式3時，的接收信噪比的具體計算式如下：

52、

53、其中，

54、

55、其中，σ為雷達觀測到的目標表面積，pw為方差，ε∈[0，1]為雷達的發(fā)射功率系數(shù)，pr為雷達發(fā)射功率，grt為雷達波束指向目標的增益，grs，l為雷達波束指向ris第l個單元的增益，λ為雷達發(fā)射信號波長，ssr，l為目標→ris→雷達的路徑中ris第l個單元的有效孔徑，sst，l為雷達→ris→目標的路徑中ris第l個單元的有效孔徑；ρ為雷達到目標的距離，dt為ris中心到目標的距離，dr，l為ris第l個單元到雷達的距離。

56、結(jié)合第二方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第二方面的第四種可實現(xiàn)方式中，計算ris部署在不同部署位置處時，ris輔助雷達系統(tǒng)的接收信噪比，包括：

57、當雷達系統(tǒng)為遠端部署，且配置模式為模式1時，接收信噪比的具體計算式如下：

58、snr1，1＝snr0；

59、

60、和/或，當雷達系統(tǒng)為遠端部署，且配置模式為模式2時，接收信噪比的具體計算式如下：

61、snr2，1＝εsnr0；

62、

63、和/或，當雷達系統(tǒng)為遠端部署，且配置模式為模式3時，接收信噪比的具體計算式如下：

64、

65、其中，

66、

67、其中，σs為ris觀測到的目標表面積，gsr，l為目標→ris→雷達的路徑中ris第l個單元的增益，gst，l為雷達→ris→目標的路徑中ris第l個單元的增益。

68、第三方面，提供了一種ris輔助雷達系統(tǒng)的位置部署方法，包括：

69、根據(jù)雷達和目標的特征參數(shù)和位置，確定ris在不同部署位置處所對應(yīng)的部署方式；

70、采用與所述ris的部署方式和配置模式相匹配的算法，分別計算不同部署位置、不同配置模式下，ris輔助雷達系統(tǒng)的的接收信噪比；

71、將計算得到的所有接收信噪比進行比較，選取最佳的配置模式和部署位置配置所述雷達并部署ris。

72、有益效果：采用本發(fā)明的ris輔助雷達系統(tǒng)的模式配置及位置部署方法，可以利用相匹配的算法可以計算得到ris部署在不同位置或雷達系統(tǒng)在不同配置模式時的接收信噪比，通過比較不同部署位置或不同配置模式下雷達系統(tǒng)的接收信噪比，即可選出接收信噪比最大的最佳部署方案，合理部署ris輔助雷達系統(tǒng)中ris的部署位置或雷達的配置模式，從而在具備優(yōu)異的成本效益下，提高雷達探測性能。