基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)發(fā)射波形設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達(dá)正 交波形設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（multiple-input multiple-output, ΜΙΜΟ)雷達(dá)因其優(yōu)越的性能已 受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。為避免波形間互相串?dāng)_，Mnro雷達(dá)要求發(fā)射正交波形?；?此，正交波形設(shè)計(jì)是MMO雷達(dá)研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。MMO雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)主要分為兩 種，一種是基于優(yōu)化準(zhǔn)則的正交波形設(shè)計(jì)；一種是基于調(diào)制編碼形式的正交波形設(shè)計(jì)?；?優(yōu)化準(zhǔn)則的正交波形設(shè)計(jì)方法一般采用優(yōu)化算法求解滿足優(yōu)化準(zhǔn)則的波形，但優(yōu)化類(lèi)算法 需要嚴(yán)格的規(guī)定發(fā)射陣元數(shù)、編碼的子脈沖數(shù)，尋優(yōu)過(guò)程耗時(shí)?；谡{(diào)制編碼信號(hào)形式的正 交波形設(shè)計(jì)技術(shù)直接從具體的信號(hào)形式入手，采用調(diào)制或編碼方法，求解最佳的正交波形 形式。
[0003] 混沌信號(hào)由于其本身的隨機(jī)性，在正交波形設(shè)計(jì)中具有先天優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)引起廣 泛關(guān)注并得到較多研究?；煦缧盘?hào)易產(chǎn)生、復(fù)制和使用，混沌信號(hào)在時(shí)域表現(xiàn)為對(duì)初始條件 即為敏感的非周期隨機(jī)信號(hào)，在頻域表現(xiàn)為類(lèi)噪聲的寬帶連續(xù)功率譜，具有獨(dú)特的信號(hào)隱 身和保密性能?；煦缬糜诓ㄐ卧O(shè)計(jì)在幅度、頻率、相位單獨(dú)調(diào)制方面成果較多，但單一調(diào)制 波形復(fù)雜度較低，且限制了混沌信號(hào)可預(yù)測(cè)的概率，雷達(dá)的截獲概率（LIP)和抗干擾性能 (ECCM) 〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種信號(hào)頻率和相位均隨混沌信號(hào) 變化，信號(hào)正交性提高，被截獲概率減小的基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì) 方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達(dá)正 交波形設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
[0006] S1、利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列，所述混沌序列的長(zhǎng)度為Ν*Ρ，并按照每段長(zhǎng)度為 N的方式截為P段序列，并選取其中的一段序列，令其為{χ(0)，χ(1)，χ(2)，...，Χ(Ν)};
[0007] S2、對(duì)混沌聯(lián)合調(diào)頻調(diào)相信號(hào)進(jìn)行編碼，將一個(gè)脈沖等分為一系列子脈沖，對(duì)不同 的子脈沖進(jìn)行不同的頻率調(diào)制；然后在每個(gè)頻率編碼子脈沖內(nèi)對(duì)波形的每個(gè)周期利用步驟 Sl得到的一段序列進(jìn)行相位編碼，并使用隨機(jī)產(chǎn)生的初始相位得到相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達(dá)信號(hào)；
[0008] S3、計(jì)算步驟S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達(dá)信號(hào)的復(fù)包絡(luò)信號(hào)。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的步驟Sl中，混沌序列采用較常用的tent序列，其表達(dá)式為：
[0010] xn+1= 1-(2- ε ) IxJ
[0011] 其中ε為自由因子且ε - 〇 ;
[0012] 選取{x (0)，x (I)，x (2)，. . .，x (N)}序列的方法為：對(duì)P段序列分別進(jìn)行仿真，選取 出自相關(guān)旁瓣最低的一組則為{χ(〇), χ(1), χ(2),...，χ(Ν)}。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的步驟S2中采用Ix(O)，x(l)，X (2)，...，x(N)}進(jìn)行相位編碼時(shí)， 要先對(duì)該序列進(jìn)行二值量化，二值量化的方法為即首先求此原始序列的均值，即
[0017] 其中C(η)作為相位編碼序列，
[0018] 進(jìn)一步地，所述的步驟S3具體包括以下子步驟：
[0019] S31、對(duì)S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理，得到的雷達(dá) 信號(hào)表不為：
[0023] 其中χ( τ )為混沌調(diào)制信號(hào)，K為調(diào)制系數(shù)；
[0024] S32、對(duì)&進(jìn)行離散化，離散化采樣頻率滿足Nyquist準(zhǔn)則，設(shè)調(diào)制系數(shù)K = 1，則等時(shí)間離散化后的信號(hào)復(fù)包絡(luò)表達(dá)式為：
[0026] 其中X⑴為混純調(diào)制f目號(hào)X( τ )的米樣值，0 < i < N，且貨(^?}=.供.對(duì)
[0027] T = N τ p為混沌調(diào)制寬度，V(t)為子脈沖函數(shù)，t p為子脈沖寬度，且
CN 105116384 A 說(shuō)明書(shū) 3/5 頁(yè)
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：基于混沌信號(hào)將頻率和相位聯(lián)合調(diào)制用于波形設(shè)計(jì)，信號(hào) 頻率和相位均隨混沌信號(hào)變化，信號(hào)正交性提高，被截獲概率減??；從相關(guān)性、功率譜和抗 噪聲干擾等三個(gè)方面對(duì)波形進(jìn)行了分析：仿真結(jié)果表明，聯(lián)合調(diào)制混沌雷達(dá)波形具有尖銳 的自相關(guān)函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)值均在_20dB以下，比單一調(diào)制信號(hào)相關(guān)性能要好，聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達(dá)波形結(jié)合調(diào)相和調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)，既具有調(diào)相信號(hào)的功率譜平坦的特性，又具有調(diào)頻信 號(hào)抗噪聲干擾特性，為非常理想的探測(cè)信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達(dá)波形的自相關(guān)和互相關(guān)圖；
[0034] 圖2為相位調(diào)制混純雷達(dá)波形的自相關(guān)和互相關(guān)圖；
[0035] 圖3為頻率調(diào)制混純雷達(dá)波形的自相關(guān)和互相關(guān)圖；
[0036] 圖4為三種調(diào)制信號(hào)的功率譜仿真圖；
[0037] 圖5三種調(diào)制信號(hào)的功率譜仿真圖；
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0039] 假設(shè)M頂0雷達(dá)系統(tǒng)有M個(gè)獨(dú)立的發(fā)射單元，且每個(gè)發(fā)射單元由N個(gè)子脈沖構(gòu)成， 子脈沖持續(xù)時(shí)間為T(mén)。本發(fā)明的基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)方法，包括以 下步驟：
[0040] S1、利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列，所述混沌序列的長(zhǎng)度為N*P，并按照每段長(zhǎng)度為 N的方式截為P段序列，并選取其中的一段序列，令其為Ix (0)，X (I)，X (2)，...，X (N)};本實(shí) 施例中的混沌序列采用較常用的tent序列，其表達(dá)式為：
[0041] xn+1= 1-(2-ε ) |χη|
[0042] 其中ε為自由因子且ε -0 ;本實(shí)施例的自由因子取0.01，χη初值取0.39 ;
[0043] 選取Ix⑹，X⑴，X⑵，...，X (N)}序列的方法為：對(duì)P段序列分別進(jìn)行仿真，選取 出自相關(guān)旁瓣最低的一組則為Ix (〇)，X (I)，X (2)，...，X (N) }，大量仿真實(shí)驗(yàn)表明，初值的選 取對(duì)最終選取的結(jié)果影響不大。
[0044] S2、對(duì)混沌聯(lián)合調(diào)頻調(diào)相信號(hào)進(jìn)行編碼，將一個(gè)脈沖等分為一系列子脈沖，對(duì)不同 的子脈沖進(jìn)行不同的頻率調(diào)制；然后在每個(gè)頻率編碼子脈沖內(nèi)對(duì)波形的每個(gè)周期利用步驟 Sl得到的一段序列進(jìn)行相位編碼，并使用隨機(jī)產(chǎn)生的初始相位得到相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達(dá)信號(hào)；
[0045] S3、計(jì)算步驟S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達(dá)信號(hào)的復(fù)包絡(luò)信號(hào)；具體包 括以下子步驟：
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