混沌噪声雷达信号模型及其应用研究

发布时间：2017-05-02 02:03

  本文关键词：混沌噪声雷达信号模型及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子战的发展,现代雷达面临越来越严峻的生存环境,因此低检测概率特性、低截获概率特性以及优良的抗干扰能力是雷达的一个重要发展趋势。噪声雷达由于具有随机的波形,在电子对抗方面相比于固定信号雷达具有天然的优势。近年来,噪声雷达,特别是混沌噪声雷达受到了越来越多的关注。混沌噪声雷达研究的一个重要方向是信号模型设计,这也是本文主要的研究课题。本文主要对混沌噪声信号模型及其应用进行了深入的研究,主要工作和创新点如下:(1)提出了基于频域调制的低旁瓣混沌雷达信号,包括群时延调制信号和相位谱调制信号。频域调制方法适合于多种混沌映射产生低旁瓣混沌雷达信号。在频域中,采用混沌序列调制雷达信号频谱的群时延或者相位谱,使其具有随机性;同时使频谱的幅度恒定,使其具有平坦的功率谱;最后通过逆傅里叶变换将雷达信号的频谱转换为时域波形。由于设计的信号具有平坦的功率谱密度,因此脉冲压缩的旁瓣非常低。数值仿真和实验结果表明了所设计信号具有低旁瓣性能、图钉型的模糊函数以及良好的正交性。(2)提出了一种组合映射混沌调频(CCM-FM)信号。CCM-FM信号可以克服在数字器件实现混沌信号的过程中,较短的量化长度破坏混沌特性的缺陷。组合映射由Logistic映射和Bernoulli映射组合而得到,首先使用Logistic映射产生Bernoulli映射的参数,然后将不同参数下的Bernoulli映射子序列进行组合而得到组合映射序列。然后采用组合映射序列进行雷达信号调频,从而得到CCM-FM信号。仿真结果表明,即使在量化长度非常低的情况下,CCM-FM信号也能保持很好的混沌特性;同时其具有图钉型的模糊函数以及良好的正交性。(3)噪声雷达不仅需要随机的波形,同时也需要波形之间不相干。为此提出了一种实时混沌噪声雷达信号及系统方案。该方案采用FPGA实时计算和输出CCM-FM信号,通过改变不同的初始值即可产生不相干的波形。脉冲压缩的参考信号由CCM-FM信号的初始值和迭代参数重建而生成。实验证明了由初始值和迭代参数重建而得到的参考信号进行脉冲压缩的可行性,同时也证明了CCM-FM信号的低旁瓣特性和良好的抗干扰性能。(4)提出了一种载频根据组合混沌映射(CCM)序列随机跳变,基带信号采用CCM-FM信号的宽带混沌雷达信号模型,并将其应用于高速目标的速度估计和一维成像。针对CCM-FM信号图钉型的模糊函数,提出了一种搜索算法来准确估计高速目标的运动速度。该搜索算法包括粗搜索和精搜索,粗搜索采用固定的搜索步长使得速度偏差小于速度分辨率;精搜索采用黄金分割算法来得到准确的速度估计。然后通过带宽相干合成来实现高分辨率一维成像。最后通过数值仿真验证了所提出的信号模型以及成像算法的性能。(5)基于混沌噪声信号进行了ISAR成像仿真,并在此基础上进行了抗干扰性能比较。仿真结果表明,抗压制干扰性能只与雷达信号的能量有关,而与信号的具体调制形式无关;并且具有恒定幅度的雷达信号具有最强的抗压制干扰性能。欺骗干扰对于固定波形的雷达很有效,但是对于噪声雷达却几乎无效。这是由于噪声雷达各个发射波形不相干,欺骗干扰对于噪声雷达来说仅仅相当于降低了信噪比。
【关键词】：混沌噪声雷达 低检测/低截获概率 抗干扰 频域调制 低旁瓣 组合映射 宽带混沌雷达信号 ISAR成像
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-19
• 缩写词清单19-22
• 1. 绪论22-34
• 1.1 研究背景及意义22-24
• 1.2 噪声雷达的历史及研究现状24-25
• 1.3 混沌理论的历史及其在雷达领域的研究现状25-30
• 1.3.1 混沌理论的历史25-28
• 1.3.2 混沌在雷达领域的研究现状28-30
• 1.4 论文的主要内容及贡献30-34
• 2. 混沌噪声雷达信号基础34-76
• 2.1 引言34-35
• 2.2 混沌理论基础35-42
• 2.2.1 混沌的定义35-37
• 2.2.2 混沌的特征37-38
• 2.2.3 混沌的数学分析方法38-42
• 2.3 典型的一维混沌映射及其特性42-54
• 2.3.1 Bernoulli映射及其特性42-45
• 2.3.2 Tent映射及其特性45-48
• 2.3.3 Logistic映射及其特性48-51
• 2.3.4 Chebyshev映射及其特性51-53
• 2.3.5 一维混沌映射小结53-54
• 2.4 雷达信号理论基础54-60
• 2.4.1 雷达信号模型54-55
• 2.4.2 脉冲压缩55-58
• 2.4.3 模糊函数58-60
• 2.4.4 正交性60
• 2.5 混沌调制雷达信号60-75
• 2.5.1 混沌调幅信号60-64
• 2.5.2 混沌调相信号64-69
• 2.5.3 混沌调频信号69-74
• 2.5.4 混沌调制雷达信号性能比较74-75
• 2.6 小结75-76
• 3. 低旁瓣混沌雷达信号76-103
• 3.1 引言76-77
• 3.2 信号模型77-81
• 3.2.1 混沌群时延调制信号77-78
• 3.2.2 混沌相位谱调制信号78-79
• 3.2.3 频谱的幅度79-80
• 3.2.4 数字实现的频谱80-81
• 3.3 数值仿真81-90
• 3.4 数字实现90-99
• 3.5 实验结果99-102
• 3.6 小结102-103
• 4. 组合映射混沌调频雷达信号103-118
• 4.1 引言103-104
• 4.2 组合映射混沌调频信号模型104-105
• 4.3 组合映射的无限维分析105-106
• 4.4 数值仿真106-117
• 4.4.1 组合映射106-110
• 4.4.2 组合映射混沌调频信号110-117
• 4.5 小结117-118
• 5. 实时混沌噪声雷达信号118-135
• 5.1 引言118-119
• 5.2 实时混沌噪声雷达信号及系统方案119-120
• 5.3 实时混沌信号产生器120-126
• 5.4 实验结果126-134
• 5.4.1 脉冲压缩实验126-130
• 5.4.2 抗干扰实验130-134
• 5.5 小结134-135
• 6. 宽带混沌信号及其应用于高速目标速度估计和一维成像135-151
• 6.1 引言135-136
• 6.2 宽带混沌信号模型136-140
• 6.2.1 载频跳频码137-139
• 6.2.2 回波信号模型139-140
• 6.3 高速目标一维成像算法140-144
• 6.3.1 子脉冲压缩和速度估计140-143
• 6.3.2 高分辨率一维成像143-144
• 6.4 数值仿真144-149
• 6.5 小结149-151
• 7. 混沌噪声雷达ISAR成像151-168
• 7.1 引言151-152
• 7.2 ISAR成像原理152-156
• 7.2.1 转台模型152-154
• 7.2.2 平动补偿154-155
• 7.2.3 距离多普勒算法155-156
• 7.3 ISAR成像仿真156-158
• 7.4 ISAR抗干扰仿真158-166
• 7.4.1 压制干扰158-163
• 7.4.2 欺骗干扰163-166
• 7.5 小结166-168
• 8. 结束语168-171
• 8.1 论文主要工作168-169
• 8.2 研究展望169-171
• 参考文献171-186
• 作者攻读博士学位期间发表的论文及专利186-188
• 致谢188

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：340045