一種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)及通道構(gòu)建方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)，包括信號發(fā)射模塊、信號接收模塊、混沌信號源、數(shù)據(jù)重排模塊；混沌信號源產(chǎn)生混沌信號，一方面對發(fā)射脈沖串的發(fā)射頻率序列進(jìn)行控制，另一方面對信號接收模塊接收到的回波信號進(jìn)行重新排序控制。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種混沌步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)的通道構(gòu)建方法，該方法使得每個(gè)混沌信號采樣值歸一化處理后均對應(yīng)一組調(diào)頻序列，并控制信號發(fā)射模塊將該組調(diào)頻序列中對應(yīng)的脈沖串進(jìn)行發(fā)射，控制信號接收模塊對信號回波矢量進(jìn)行按照脈沖頻率從小到大重排，該發(fā)明專利技術(shù)一方面使得發(fā)射信號具有更強(qiáng)的抗干擾能力、更低的截獲概率，同時(shí)解決了現(xiàn)有的步進(jìn)頻體制中步進(jìn)頻率信號的雜波抑制能力較差的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種基于混沌信號源頻率步進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)及通道構(gòu)建方法，屬于雷達(dá)通信領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
混沌現(xiàn)象是在非線性系統(tǒng)中出現(xiàn)的一種有具有確定性的、類隨機(jī)的過程?；煦绗F(xiàn)象還具有類噪聲特性，由此可提高通信系統(tǒng)的保密性能?；煦缧盘柨梢詼?zhǔn)確地再生，在信號的傳送中用于混沌掩蓋，在信號的接收中用于信號的恢復(fù)?；煦绫Ｃ芡ㄐ诺幕舅枷胧?把混沌信號作為信號傳輸?shù)妮d波，將傳輸信號隱藏在混沌載波之中，也就是所說的混沌掩蓋，或者是賦予不同的波形以不同的信息序列，從而利用相關(guān)屬性及特性，在接收端解調(diào)出所傳輸?shù)男盘?，這也就是信號的恢復(fù)。步進(jìn)頻率信號通過發(fā)射一組單頻信號，以窄帶發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的處理方式實(shí)現(xiàn)了寬帶信號所能達(dá)到的距離分辨率，避免了常規(guī)寬帶信號所面臨的工程實(shí)現(xiàn)方面的困難，因而受到廣泛重視。然而，步進(jìn)頻率體制也存在著一些缺點(diǎn)，步進(jìn)頻率信號的雜波抑制能力較差，尚無理想的雜波抑制方法。近年來，隨機(jī)頻率步進(jìn)雷達(dá)由于其發(fā)射信號的頻率的隨機(jī)跳變可以很好地抑制距離和速度耦合以及相鄰接收傳感器的信號干擾，受到了廣泛地重視。但是在隨機(jī)頻率步進(jìn)雷達(dá)中，回波信號的匹配濾波是通過與參考信號作相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的，這需要很大的計(jì)算量。另外，由于隨機(jī)頻率調(diào)制的結(jié)果，由相關(guān)得到的一維距離像帶有很強(qiáng)的隨機(jī)噪聲旁瓣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是:針對
技術(shù)介紹
的缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提出了，利用混沌信號源產(chǎn)生的混沌信號控制步進(jìn)頻率的頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)跳頻步進(jìn)頻率信號的產(chǎn)生，即產(chǎn)生由步進(jìn)頻的各頻點(diǎn)隨機(jī)排列的發(fā)射信號，使得發(fā)射信號具有更強(qiáng)的抗干擾能力、更低的截獲概率；解決了現(xiàn)有的步進(jìn)頻體制中步進(jìn)頻率信號的雜波抑制能力較差的問題。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:—種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)，包括信號發(fā)射模塊、信號接收模塊，所述信號發(fā)射模塊包括功分器、功率放大器、發(fā)射天線，所述信號接收模塊包括接收天線、混頻器、低噪放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、后級信號處理模塊，還包括混沌信號源、數(shù)據(jù)重排模塊；所述混沌信號源產(chǎn)生混沌信號，并進(jìn)行歸一化處理，處理后一方面對發(fā)射脈沖串的調(diào)頻序列進(jìn)行控制，另一方面對信號接收模塊接收到的回波信號進(jìn)行重新排序控制，所述數(shù)據(jù)重排模塊根據(jù)混沌信號歸一化處理后的信號及接收到的回波信號對回波信號矢量進(jìn)行重新排列。一種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)的通道構(gòu)建方法，包括如下步驟:步驟1.預(yù)先設(shè)定N個(gè)步進(jìn)頻的頻率序號，根據(jù)該步進(jìn)頻的頻率序號產(chǎn)生N個(gè)步進(jìn)頻率，對該N個(gè)步進(jìn)頻率進(jìn)行重新排列，隨機(jī)產(chǎn)生M組調(diào)頻序列，并對M組調(diào)頻序列順序編號,生成調(diào)頻序列列表,每組調(diào)頻序列均包含N個(gè)步進(jìn)頻率；步驟2.混沌信號源產(chǎn)生混沌信號，將混沌信號的采樣值Xn進(jìn)行歸一化處理后得到歸一化后的混沌信號7?，使得yn落在[0，I]區(qū)間內(nèi)，將[0，I]區(qū)間劃分為等間距的M段，并依此對每段順序編號，M段的編號依次與M組調(diào)頻序列編號一一對應(yīng)，獲取yn所在段的段號，并將yn所在段的段號分別輸出至信號發(fā)射模塊及信號接收模塊；步驟3.信號發(fā)射模塊按照7?所在段的段號對應(yīng)的調(diào)頻序列將該調(diào)頻序列中的步進(jìn)頻率對應(yīng)的脈沖串進(jìn)行發(fā)射；步驟4.信號接收模塊接收到回波信號，并對接收的回波信號進(jìn)行處理，獲取回波信號矢量，信號接收模塊按照yn所對應(yīng)的調(diào)頻序列，將回波信號矢量按照步進(jìn)頻率從小到大的順序進(jìn)行重新排列，其中，M、N、η均為正整數(shù)。所述混沌信號源通過伯努利映射或Logistic映射產(chǎn)生混沌信號，且每個(gè)混沌信號采樣值處理后均對應(yīng)一組調(diào)頻序列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，以混沌信號源控制步進(jìn)頻實(shí)現(xiàn)隨機(jī)跳頻，本專利技術(shù)有三大優(yōu)勢，具有有益效果如下:1.本專利技術(shù)以混沌信號作為信號源，并用混沌信號控制載波頻率，而使得步進(jìn)頻不再是原來規(guī)律性很強(qiáng)的載波信號，相較于傳統(tǒng)的步進(jìn)頻，隨機(jī)跳頻使得發(fā)射信號具有復(fù)雜的調(diào)制波形、更強(qiáng)的抗干擾能力以及更低的截獲概率，從而提高了保密性，實(shí)現(xiàn)了基于混沌信號的保密通信。2.相較于傳統(tǒng)的步進(jìn)頻，實(shí)現(xiàn)混沌跳頻有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部單頻干擾的抑制。傳統(tǒng)的步進(jìn)頻信號為順序頻率步進(jìn)，是一種相參信號，脈沖間的相位具有線性關(guān)系，相鄰脈沖間的相位差恒定，進(jìn)行目標(biāo)檢測時(shí)，干擾的存在就相當(dāng)于隨機(jī)相位誤差的存在，使得目標(biāo)檢測時(shí)分辨能力降低。當(dāng)有多個(gè)單頻干擾時(shí)，采用順序步進(jìn)頻就會(huì)容易出現(xiàn)假目標(biāo)，單頻干擾以及步進(jìn)頻對目標(biāo)來說都是具有周期性的，因此接收到的信號頻譜不能判斷是干擾還是目標(biāo)的。混沌信號控制步進(jìn)頻實(shí)現(xiàn)隨機(jī)跳頻的工作方式，使得目標(biāo)回波的相位檢波器輸出不再是正弦波形 ，而周期性單頻干擾的檢波器輸出依舊是正弦波形，所以可以在頻域上濾出單頻干擾。此時(shí)，在將A/D采樣后的數(shù)據(jù)按照接收頻率進(jìn)行升序重排，就能得到目標(biāo)信肩、O因此以混沌信號源控制步進(jìn)頻實(shí)現(xiàn)隨機(jī)跳頻能夠抑制單頻干擾，包括由電源內(nèi)部產(chǎn)生的低頻干擾。3.本設(shè)計(jì)可提高目標(biāo)檢測時(shí)信號的距離-多普勒分辨率。由于本設(shè)計(jì)獨(dú)特的調(diào)制方式，利用混沌頻率調(diào)制，使得在進(jìn)行信號處理時(shí)可將采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)所用的映射關(guān)系按回波脈沖信號頻率從小到大進(jìn)行重排。在隨機(jī)頻率步進(jìn)雷達(dá)中，回波信號的匹配濾波是通過與參考信號作相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，不能直接通過FFT運(yùn)算獲得快速距離向壓縮，需要很大的計(jì)算量。此外，對于隨機(jī)頻率調(diào)制的結(jié)果，由相關(guān)得到的一維距離像帶有很強(qiáng)的隨機(jī)噪聲旁瓣。但是，在本設(shè)計(jì)中，由于本設(shè)計(jì)的獨(dú)特調(diào)制方式，使得對數(shù)據(jù)按升序重排之后，仍能進(jìn)行FFT運(yùn)算。對重排后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)匹配處理，從而使得一維距離像不存在隨機(jī)噪聲旁瓣，從而提高了信號的距離-多普勒分辨率?！靖綀D說明】圖1為本專利技術(shù)基于混沌信號源頻率步進(jìn)雷達(dá)的原理框圖。圖2為本專利技術(shù)的混沌信號進(jìn)行頻率控制原理框圖。圖3 (a)為頻率步進(jìn)信號的模糊圖。圖3 (b)為頻率步進(jìn)信號的模糊度圖(_3dB)。圖3 (c)為頻率步進(jìn)信號的距離模糊函數(shù)圖。圖3 Cd)為頻率步進(jìn)信號的多普勒模糊函數(shù)圖。圖4 (a)為本專利技術(shù)中混沌頻率步進(jìn)信號的模糊圖。圖4 (b)為本專利技術(shù)中混沌頻率步進(jìn)信號的模糊度圖(_3dB)。圖4 (c)為本專利技術(shù)中混沌頻率步進(jìn)信號的距離模糊函數(shù)圖。圖4 Cd)為本專利技術(shù)中混沌頻率步進(jìn)信號的多普勒模糊函數(shù)圖。圖5為混沌頻率步進(jìn)雷達(dá)與隨機(jī)頻率步進(jìn)雷達(dá)的一維距離像對比。圖6 (a)為存在50Hz單頻干擾時(shí)頻率步進(jìn)雷達(dá)成像結(jié)果:一維距離像。圖6 (b)為存在50Hz單頻干擾時(shí)頻率步進(jìn)雷達(dá)成像結(jié)果:距離多普勒平面。圖7為本專利技術(shù)中Logistic映射產(chǎn)生的混沌信號的分岔圖。圖8為本專利技術(shù)中Logistic映射產(chǎn)生的發(fā)射脈沖串的調(diào)頻序列編號圖。圖9 (a)為本專利技術(shù)的混沌頻率步進(jìn)雷達(dá)中，對回波脈沖串的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)做FFT (無單頻干擾)。圖9 (b)為本專利技術(shù)的混沌頻率步進(jìn)雷達(dá)中，對回波脈沖串的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)做FFT (存在單頻干擾)。圖10本專利技術(shù)中存在單頻干擾時(shí)，混沌頻率步進(jìn)雷達(dá)的距離多普勒結(jié)果?！揪唧w實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:圖1為本專利技術(shù)基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)的原理框圖。包括信號發(fā)射模塊、信號接收模塊，所述信號發(fā)射模塊包括功分器、功率放大器、發(fā)射天線，所述信號接收模塊包括接收天線、混頻器、低噪放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、后級信號處理模塊，還包括混沌信號源、數(shù)據(jù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)，包括信號發(fā)射模塊、信號接收模塊，所述信號發(fā)射模塊包括功分器、功率放大器、發(fā)射天線，所述信號接收模塊包括接收天線、混頻器、低噪放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、后級信號處理模塊，其特征在于：還包括混沌信號源、數(shù)據(jù)重排模塊；所述混沌信號源產(chǎn)生混沌信號，并進(jìn)行歸一化處理，處理后一方面對發(fā)射脈沖串的調(diào)頻序列進(jìn)行控制，另一方面對信號接收模塊接收到的回波信號進(jìn)行重新排序控制，所述數(shù)據(jù)重排模塊根據(jù)混沌信號歸一化處理后的信號及接收到的回波信號對回波信號矢量進(jìn)行重新排列。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)，包括信號發(fā)射模塊、信號接收模塊，所述信號發(fā)射模塊包括功分器、功率放大器、發(fā)射天線，所述信號接收模塊包括接收天線、混頻器、低噪放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、后級信號處理模塊，其特征在于:還包括混沌信號源、數(shù)據(jù)重排模塊；所述混沌信號源產(chǎn)生混沌信號，并進(jìn)行歸一化處理，處理后一方面對發(fā)射脈沖串的調(diào)頻序列進(jìn)行控制，另一方面對信號接收模塊接收到的回波信號進(jìn)行重新排序控制，所述數(shù)據(jù)重排模塊根據(jù)混沌信號歸一化處理后的信號及接收到的回波信號對回波信號矢量進(jìn)行重新排列。2.基于權(quán)利要求1所述的基于混沌信號源的步進(jìn)頻率雷達(dá)系統(tǒng)的通道構(gòu)建方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1.預(yù)先設(shè)定N個(gè)步進(jìn)頻的頻率序號，根據(jù)該步進(jìn)頻的頻率序號產(chǎn)生N個(gè)步進(jìn)頻率，對該N個(gè)步進(jìn)頻率進(jìn)行重新排列，隨機(jī)產(chǎn)生M組調(diào)頻序列，并對M組調(diào)頻序列順序編號，生成調(diào)頻序列列表，每組調(diào)頻序列均包含N個(gè)步進(jìn)頻率...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張璐，胡文，張余，張博，馬禾青，李偉，王賽賽，
申請(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32