發(fā)布時間：2017-05-02 02:03

  本文關(guān)鍵詞：混沌噪聲雷達信號模型及其應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子戰(zhàn)的發(fā)展,現(xiàn)代雷達面臨越來越嚴峻的生存環(huán)境,因此低檢測概率特性、低截獲概率特性以及優(yōu)良的抗干擾能力是雷達的一個重要發(fā)展趨勢。噪聲雷達由于具有隨機的波形,在電子對抗方面相比于固定信號雷達具有天然的優(yōu)勢。近年來,噪聲雷達,特別是混沌噪聲雷達受到了越來越多的關(guān)注。混沌噪聲雷達研究的一個重要方向是信號模型設(shè)計,這也是本文主要的研究課題。本文主要對混沌噪聲信號模型及其應(yīng)用進行了深入的研究,主要工作和創(chuàng)新點如下:(1)提出了基于頻域調(diào)制的低旁瓣混沌雷達信號,包括群時延調(diào)制信號和相位譜調(diào)制信號。頻域調(diào)制方法適合于多種混沌映射產(chǎn)生低旁瓣混沌雷達信號。在頻域中,采用混沌序列調(diào)制雷達信號頻譜的群時延或者相位譜,使其具有隨機性;同時使頻譜的幅度恒定,使其具有平坦的功率譜;最后通過逆傅里葉變換將雷達信號的頻譜轉(zhuǎn)換為時域波形。由于設(shè)計的信號具有平坦的功率譜密度,因此脈沖壓縮的旁瓣非常低。數(shù)值仿真和實驗結(jié)果表明了所設(shè)計信號具有低旁瓣性能、圖釘型的模糊函數(shù)以及良好的正交性。(2)提出了一種組合映射混沌調(diào)頻(CCM-FM)信號。CCM-FM信號可以克服在數(shù)字器件實現(xiàn)混沌信號的過程中,較短的量化長度破壞混沌特性的缺陷。組合映射由Logistic映射和Bernoulli映射組合而得到,首先使用Logistic映射產(chǎn)生Bernoulli映射的參數(shù),然后將不同參數(shù)下的Bernoulli映射子序列進行組合而得到組合映射序列。然后采用組合映射序列進行雷達信號調(diào)頻,從而得到CCM-FM信號。仿真結(jié)果表明,即使在量化長度非常低的情況下,CCM-FM信號也能保持很好的混沌特性;同時其具有圖釘型的模糊函數(shù)以及良好的正交性。(3)噪聲雷達不僅需要隨機的波形,同時也需要波形之間不相干。為此提出了一種實時混沌噪聲雷達信號及系統(tǒng)方案。該方案采用FPGA實時計算和輸出CCM-FM信號,通過改變不同的初始值即可產(chǎn)生不相干的波形。脈沖壓縮的參考信號由CCM-FM信號的初始值和迭代參數(shù)重建而生成。實驗證明了由初始值和迭代參數(shù)重建而得到的參考信號進行脈沖壓縮的可行性,同時也證明了CCM-FM信號的低旁瓣特性和良好的抗干擾性能。(4)提出了一種載頻根據(jù)組合混沌映射(CCM)序列隨機跳變,基帶信號采用CCM-FM信號的寬帶混沌雷達信號模型,并將其應(yīng)用于高速目標(biāo)的速度估計和一維成像。針對CCM-FM信號圖釘型的模糊函數(shù),提出了一種搜索算法來準(zhǔn)確估計高速目標(biāo)的運動速度。該搜索算法包括粗搜索和精搜索,粗搜索采用固定的搜索步長使得速度偏差小于速度分辨率;精搜索采用黃金分割算法來得到準(zhǔn)確的速度估計。然后通過帶寬相干合成來實現(xiàn)高分辨率一維成像。最后通過數(shù)值仿真驗證了所提出的信號模型以及成像算法的性能。(5)基于混沌噪聲信號進行了ISAR成像仿真,并在此基礎(chǔ)上進行了抗干擾性能比較。仿真結(jié)果表明,抗壓制干擾性能只與雷達信號的能量有關(guān),而與信號的具體調(diào)制形式無關(guān);并且具有恒定幅度的雷達信號具有最強的抗壓制干擾性能。欺騙干擾對于固定波形的雷達很有效,但是對于噪聲雷達卻幾乎無效。這是由于噪聲雷達各個發(fā)射波形不相干,欺騙干擾對于噪聲雷達來說僅僅相當(dāng)于降低了信噪比。
【關(guān)鍵詞】：混沌噪聲雷達 低檢測/低截獲概率 抗干擾 頻域調(diào)制 低旁瓣 組合映射 寬帶混沌雷達信號 ISAR成像
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-19
• 縮寫詞清單19-22
• 1. 緒論22-34
• 1.1 研究背景及意義22-24
• 1.2 噪聲雷達的歷史及研究現(xiàn)狀24-25
• 1.3 混沌理論的歷史及其在雷達領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀25-30
• 1.3.1 混沌理論的歷史25-28
• 1.3.2 混沌在雷達領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀28-30
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及貢獻30-34
• 2. 混沌噪聲雷達信號基礎(chǔ)34-76
• 2.1 引言34-35
• 2.2 混沌理論基礎(chǔ)35-42
• 2.2.1 混沌的定義35-37
• 2.2.2 混沌的特征37-38
• 2.2.3 混沌的數(shù)學(xué)分析方法38-42
• 2.3 典型的一維混沌映射及其特性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 一維混沌映射小結(jié)53-54
• 2.4 雷達信號理論基礎(chǔ)54-60
• 2.4.1 雷達信號模型54-55
• 2.4.2 脈沖壓縮55-58
• 2.4.3 模糊函數(shù)58-60
• 2.4.4 正交性60
• 2.5 混沌調(diào)制雷達信號60-75
• 2.5.1 混沌調(diào)幅信號60-64
• 2.5.2 混沌調(diào)相信號64-69
• 2.5.3 混沌調(diào)頻信號69-74
• 2.5.4 混沌調(diào)制雷達信號性能比較74-75
• 2.6 小結(jié)75-76
• 3. 低旁瓣混沌雷達信號76-103
• 3.1 引言76-77
• 3.2 信號模型77-81
• 3.2.1 混沌群時延調(diào)制信號77-78
• 3.2.2 混沌相位譜調(diào)制信號78-79
• 3.2.3 頻譜的幅度79-80
• 3.2.4 數(shù)字實現(xiàn)的頻譜80-81
• 3.3 數(shù)值仿真81-90
• 3.4 數(shù)字實現(xiàn)90-99
• 3.5 實驗結(jié)果99-102
• 3.6 小結(jié)102-103
• 4. 組合映射混沌調(diào)頻雷達信號103-118
• 4.1 引言103-104
• 4.2 組合映射混沌調(diào)頻信號模型104-105
• 4.3 組合映射的無限維分析105-106
• 4.4 數(shù)值仿真106-117
• 4.4.1 組合映射106-110
• 4.4.2 組合映射混沌調(diào)頻信號110-117
• 4.5 小結(jié)117-118
• 5. 實時混沌噪聲雷達信號118-135
• 5.1 引言118-119
• 5.2 實時混沌噪聲雷達信號及系統(tǒng)方案119-120
• 5.3 實時混沌信號產(chǎn)生器120-126
• 5.4 實驗結(jié)果126-134
• 5.4.1 脈沖壓縮實驗126-130
• 5.4.2 抗干擾實驗130-134
• 5.5 小結(jié)134-135
• 6. 寬帶混沌信號及其應(yīng)用于高速目標(biāo)速度估計和一維成像135-151
• 6.1 引言135-136
• 6.2 寬帶混沌信號模型136-140
• 6.2.1 載頻跳頻碼137-139
• 6.2.2 回波信號模型139-140
• 6.3 高速目標(biāo)一維成像算法140-144
• 6.3.1 子脈沖壓縮和速度估計140-143
• 6.3.2 高分辨率一維成像143-144
• 6.4 數(shù)值仿真144-149
• 6.5 小結(jié)149-151
• 7. 混沌噪聲雷達ISAR成像151-168
• 7.1 引言151-152
• 7.2 ISAR成像原理152-156
• 7.2.1 轉(zhuǎn)臺模型152-154
• 7.2.2 平動補償154-155
• 7.2.3 距離多普勒算法155-156
• 7.3 ISAR成像仿真156-158
• 7.4 ISAR抗干擾仿真158-166
• 7.4.1 壓制干擾158-163
• 7.4.2 欺騙干擾163-166
• 7.5 小結(jié)166-168
• 8. 結(jié)束語168-171
• 8.1 論文主要工作168-169
• 8.2 研究展望169-171
• 參考文獻171-186
• 作者攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利186-188
• 致謝188

【參考文獻】

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本文編號：340045