面向信号特征控制的波形设计与重构方法

发布时间：2017-07-06 22:17

  本文关键词：面向信号特征控制的波形设计与重构方法

  更多相关文章： 动力学系统 混沌信号 波形设计 反馈控制 应用特征 压缩感知 信号重构

【摘要】：波形设计和信号重构是雷达研究领域的重要方向,同时满足波形设计的多方面指标需要求解复杂的多目标联合优化问题,信号的产生和重构问题难以直接由多目标优化方法高效解决。典型的基于非线性动力学系统的信号发生器,可通过保证动力学系统的混沌性,使得该系统产生具有良好的相关特性和理想模糊函数的伪随机混沌信号。混沌信号因具备诸多天然优点而被广泛用于雷达波形设计研究中。然而,以经典混沌系统产生雷达波形,难以充分满足信号稀疏性、频谱可控、低峰值均值功率比等特性。因此,本文提出了一种面向信号应用特征的波形设计结构。其主要思想是,将雷达波形看作动力学网络解的一部分,构造了基于信号特征提取与反馈控制的波形产生系统,利用信号的混沌性和稀疏性达到缩小参数搜索范围和解耦待联合优化指标的效果。对于重构方案的选择,若信号产生系统结构与参数均已知,可直接从压缩采样数据中重构出信号;在部分系统信息未知的情况下,可利用同步控制或压缩重构算法实现信号的重构。本文的主要工作和创新点如下:1.面向信号应用特征构造了稀疏字典。基于频域最优波形设计方法构造基波形,优化构造稀疏字典。2.构造和分析了动力学系统,设计了由稀疏字典、稀疏系数控制器、观测矩阵及信号合成等部分组成的闭环反馈控制系统,并对系统的动力学行为进行了分析,研究了系统处于混沌状态时输出信号的性能,仿真结果表明该系统所产生的信号具备良好的应用特性。3.在信号产生系统的基础上,将系统扩展为多路耦合信号产生系统,所提出的多路耦合信号产生系统输出的信号满足MIMO雷达对波形正交性的要求,故各路输出信号可作为MIMO雷达发射信号。4.在系统结构与参数已知的情况下,利用压缩信号与信号稀疏系数的关联,直接从压缩采样数据中直接重构出原信号;在部分系统信息未知的情况下,利用同步控制或利用压缩重构算法实现信号的重构。各重构方案同样适用于多路耦合信号系统的信号重构。本文研究分析的结果显示,所构造的动力学系统产生的信号具备混沌性、稀疏性、频谱可控性、较低峰值均值功率比、便于重构等多种应用特性,该动力学系统可作为新型雷达信号源,用于雷达波形设计的研究。
【关键词】：动力学系统 混沌信号 波形设计 反馈控制 应用特征 压缩感知 信号重构
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 本文的主要工作与内容安排17-19
• 1.3.1 本文主要工作17-18
• 1.3.2 本文内容安排18-19
• 第二章 面向应用特征的字典优化设计19-32
• 2.1 字典设计思路概述19
• 2.2 基于应用特征的基波形优化19-29
• 2.2.1 基于能量谱控制的频域最优波形设计20-22
• 2.2.2 基于最优能量谱合成时域信号22-24
• 2.2.3 基波形性能分析24-29
• 2.3 字典优化设计29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 基于动力学系统的信号合成与分析32-52
• 3.1 基于反馈控制的动力学系统32-39
• 3.1.1 压缩采样矩阵的设计33
• 3.1.2 反馈控制映射的设计33-35
• 3.1.3 系统动力学行为分析35-39
• 3.2 系统输出波形性能分析39-42
• 3.3 多路耦合信号产生系统42-51
• 3.3.1 两路耦合信号产生系统42-49
• 3.3.2 多路耦合信号产生系统49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 基于压缩采样的信号重构52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 基于压缩数据的信号重构方案52-57
• 4.2.1 基于压缩数据的直接重构52-53
• 4.2.2 利用同步控制实现信号重构53-54
• 4.2.3 利用压缩重构算法实现信号重构54-57
• 4.3 多路耦合信号产生系统的重构57-61
• 4.3.1 多路系统基于压缩数据的直接重构57-58
• 4.3.2 利用同步控制实现多路系统的信号重构58-59
• 4.3.3 利用压缩重构算法实现多路系统的信号重构59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 本文内容总结62-63
• 5.2 后续工作展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70

【参考文献】

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本文编号：528025