【摘要】：正交頻分線性調(diào)頻(Orthogonal Frequency Division Linear Frequency Modulation,OFD-LFM)波形是多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷達中一種經(jīng)典的發(fā)射波形,具備優(yōu)良的目標探測性能。然而該波形空域合成信號的自相關(guān)存在離散柵瓣,容易造成雷達虛警或淹沒弱小目標,嚴重影響雷達的探測性能。為了解決這一問題,本文在已有的解決方法基礎(chǔ)上,提出了一種新的解決方法,并將已有的解決方法和所提出的新方法相結(jié)合,定義了一種新的波形結(jié)構(gòu),即頻分相位編碼線性調(diào)頻(Frequency Division-Phase Coded Linear Frequency Modulation,FD-PCLFM)波形。為了進一步改善FD-PCLFM波形的探測性能,本文在分析該波形空時特性的基礎(chǔ)上,對FD-PCLFM波形進行了空時聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計,本文的主要工作包括:(1)介紹了MIMO雷達中OFD-LFM波形空域合成信號自相關(guān)函數(shù)存在離散柵瓣的問題,從理論上分析了柵瓣存在的原因,并總結(jié)了消除柵瓣的已有方法。分析表明已有的方法都是通過對OFD-LFM波形結(jié)構(gòu)進行調(diào)整以實現(xiàn)柵瓣的消除。(2)為了消除柵瓣,本文提出一種新的OFD-LFM波形結(jié)構(gòu)改進方法,即在OFD-LFM波形上調(diào)制相位編碼序列。本文將新的波形結(jié)構(gòu)定義為FD-PCLFM波形,并具體推導(dǎo)了FD-PCLFM波形空域合成信號的自相關(guān)函數(shù),在此基礎(chǔ)上分析了該波形自相關(guān)函數(shù)的固有旁瓣屬性,從而進一步揭示了FD-PCLFM波形消除離散柵瓣的根本原因。(3)對FD-PCLFM波形進行了具體分析。分析表明FD-PCLFM波形具備線性調(diào)頻波形和相位編碼波形的雙重優(yōu)勢,具有旁瓣低、多普勒容忍性好、低截獲和抗干擾能力強等優(yōu)點。對FD-PCLFM波形的時域自相關(guān)函數(shù)和空域發(fā)射方向圖進行了公式推導(dǎo)和理論分析。分析表明FD-PCLFM波形的頻率間隔、載波基帶帶寬和相位編碼序列是影響空域合成信號自相關(guān)旁瓣電平和發(fā)射方向圖形狀的重要波形參數(shù),從而對波形的探測性能起決定性作用。(4)以FD-PCLFM波形空時特性分析為基礎(chǔ),本文考慮對FD-PCLFM波形中上述三個重要參數(shù)進行優(yōu)化選擇,以進一步提高該波形的探測性能。因此本文以最小化自相關(guān)函數(shù)峰值旁瓣電平和最小化波形合成方向圖與期望方向圖的匹配誤差作為兩個目標函數(shù),建立了一個雙目標多變量的非線性優(yōu)化模型。對該優(yōu)化模型進行分析簡化,提出利用序列二次規(guī)劃(Sequential Quadratic Programming,SQP)和自適應(yīng)克隆選擇(Adaptive Clonal Selection,ACS)算法進行迭代優(yōu)化的解決方案,并給出了詳細的算法步驟。仿真結(jié)果表明所得到的優(yōu)化波形在具備較低時域自相關(guān)旁瓣的同時,在空域能有效地逼近期望方向圖,從而有效保證了MIMO雷達的目標探測能力。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN958
【圖文】：

第 2 章 MIMO 雷達波形設(shè)計理論基礎(chǔ)點�；煦缇哂袃�(nèi)隨機性以及確定性兩個基本特征，首先，混沌相位編碼序列具有隨機性，具有良好的抗干擾性能以及保密性能；其次，混沌序列具有確定性，在給定系統(tǒng)參數(shù)和初始條件的情況下，混沌序列易于產(chǎn)生和重構(gòu)。Logistic 映射，又稱為蟲口映射，是一種拋物線映射。其表達式為x ( n 1) x ( x )(1 x ( n )), x ( n) [0,1]。圖 2.10(a)表示初始條件 x (0) 0.4時，Logistic 參數(shù) 在[3,4]之間變化時的 Logistic 混沌映射分歧圖，圖中的點即表明了所有可能的 x ( n )的取值范圍，因此選取 Logistic 參數(shù) 越接近 4， 的取值范圍越是接近平均分布于整個 0 到 1 的區(qū)域內(nèi)，迭代生成的值是一種偽隨機分布狀態(tài)。Tent 映射，又稱為帳篷映射，是一種直線型映射。其表達式為(n), (n) 1/ 2( 1)(1 x(n)), (n) 1/ 2x xx nx 。圖 2.10(b)表示初始條件 x (0) 0.34時，Tent 參數(shù) 在[0,1]之間變化時的 Tent 混沌映射分歧圖，如圖所示 Tent 參數(shù)越逼近 1，生成的值越逼近隨機狀態(tài)。

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本文編號：2769957