基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達正交波形設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達發(fā)射波形設計領域，涉及一種基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達正 交波形設計方法。
【背景技術】
[0002] 多輸入多輸出（multiple-input multiple-output, ΜΙΜΟ)雷達因其優(yōu)越的性能已 受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。為避免波形間互相串擾，Mnro雷達要求發(fā)射正交波形?；?此，正交波形設計是MMO雷達研究的關鍵技術之一。MMO雷達正交波形設計主要分為兩 種，一種是基于優(yōu)化準則的正交波形設計；一種是基于調(diào)制編碼形式的正交波形設計?；?優(yōu)化準則的正交波形設計方法一般采用優(yōu)化算法求解滿足優(yōu)化準則的波形，但優(yōu)化類算法 需要嚴格的規(guī)定發(fā)射陣元數(shù)、編碼的子脈沖數(shù)，尋優(yōu)過程耗時?；谡{(diào)制編碼信號形式的正 交波形設計技術直接從具體的信號形式入手，采用調(diào)制或編碼方法，求解最佳的正交波形 形式。
[0003] 混沌信號由于其本身的隨機性，在正交波形設計中具有先天優(yōu)勢，近年來引起廣 泛關注并得到較多研究。混沌信號易產(chǎn)生、復制和使用，混沌信號在時域表現(xiàn)為對初始條件 即為敏感的非周期隨機信號，在頻域表現(xiàn)為類噪聲的寬帶連續(xù)功率譜，具有獨特的信號隱 身和保密性能?；煦缬糜诓ㄐ卧O計在幅度、頻率、相位單獨調(diào)制方面成果較多，但單一調(diào)制 波形復雜度較低，且限制了混沌信號可預測的概率，雷達的截獲概率（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)有技術的不足，提供一種信號頻率和相位均隨混沌信號 變化，信號正交性提高，被截獲概率減小的基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達正交波形設計 方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達正 交波形設計方法，包括以下步驟：
[0006] S1、利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列，所述混沌序列的長度為Ν*Ρ，并按照每段長度為 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、對混沌聯(lián)合調(diào)頻調(diào)相信號進行編碼，將一個脈沖等分為一系列子脈沖，對不同 的子脈沖進行不同的頻率調(diào)制；然后在每個頻率編碼子脈沖內(nèi)對波形的每個周期利用步驟 Sl得到的一段序列進行相位編碼，并使用隨機產(chǎn)生的初始相位得到相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達信號；
[0008] S3、計算步驟S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達信號的復包絡信號。
[0009] 進一步地，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P段序列分別進行仿真，選取 出自相關旁瓣最低的一組則為{χ(〇), χ(1), χ(2),...，χ(Ν)}。
[0013] 進一步地，所述的步驟S2中采用Ix(O)，x(l)，X (2)，...，x(N)}進行相位編碼時， 要先對該序列進行二值量化，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] 進一步地，所述的步驟S3具體包括以下子步驟：
[0019] S31、對S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達信號進行歸一化處理，得到的雷達 信號表不為：
[0023] 其中χ( τ )為混沌調(diào)制信號，K為調(diào)制系數(shù)；
[0024] S32、對&進行離散化，離散化采樣頻率滿足Nyquist準則，設調(diào)制系數(shù)K = 1，則等時間離散化后的信號復包絡表達式為：
[0026] 其中X⑴為混純調(diào)制f目號X( τ )的米樣值，0 < i < N，且貨(^?}=.供.對
[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
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[0032] 本發(fā)明的有益效果是：基于混沌信號將頻率和相位聯(lián)合調(diào)制用于波形設計，信號 頻率和相位均隨混沌信號變化，信號正交性提高，被截獲概率減小；從相關性、功率譜和抗 噪聲干擾等三個方面對波形進行了分析：仿真結(jié)果表明，聯(lián)合調(diào)制混沌雷達波形具有尖銳 的自相關函數(shù)，互相關函數(shù)值均在_20dB以下，比單一調(diào)制信號相關性能要好，聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達波形結(jié)合調(diào)相和調(diào)頻的優(yōu)點，既具有調(diào)相信號的功率譜平坦的特性，又具有調(diào)頻信 號抗噪聲干擾特性，為非常理想的探測信號。
【附圖說明】
[0033] 圖1為相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達波形的自相關和互相關圖；
[0034] 圖2為相位調(diào)制混純雷達波形的自相關和互相關圖；
[0035] 圖3為頻率調(diào)制混純雷達波形的自相關和互相關圖；
[0036] 圖4為三種調(diào)制信號的功率譜仿真圖；
[0037] 圖5三種調(diào)制信號的功率譜仿真圖；
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0039] 假設M頂0雷達系統(tǒng)有M個獨立的發(fā)射單元，且每個發(fā)射單元由N個子脈沖構成， 子脈沖持續(xù)時間為T。本發(fā)明的基于混沌序列的調(diào)頻調(diào)相的雷達正交波形設計方法，包括以 下步驟：
[0040] S1、利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列，所述混沌序列的長度為N*P，并按照每段長度為 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 施例中的混沌序列采用較常用的tent序列，其表達式為：
[0041] xn+1= 1-(2-ε ) |χη|
[0042] 其中ε為自由因子且ε -0 ;本實施例的自由因子取0.01，χη初值取0.39 ;
[0043] 選取Ix⑹，X⑴，X⑵，...，X (N)}序列的方法為：對P段序列分別進行仿真，選取 出自相關旁瓣最低的一組則為Ix (〇)，X (I)，X (2)，...，X (N) }，大量仿真實驗表明，初值的選 取對最終選取的結(jié)果影響不大。
[0044] S2、對混沌聯(lián)合調(diào)頻調(diào)相信號進行編碼，將一個脈沖等分為一系列子脈沖，對不同 的子脈沖進行不同的頻率調(diào)制；然后在每個頻率編碼子脈沖內(nèi)對波形的每個周期利用步驟 Sl得到的一段序列進行相位編碼，并使用隨機產(chǎn)生的初始相位得到相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混 沌雷達信號；
[0045] S3、計算步驟S2得到的相位-頻率聯(lián)合調(diào)制混沌雷達信號的復包絡信號；具體包 括以下子步驟：
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