專(zhuān)利名稱(chēng)：基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成及數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混沌雷達(dá)信號(hào)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及噪聲雷達(dá)中利用混沌映射設(shè)計(jì)基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
噪聲雷達(dá)是一種以噪聲源作為發(fā)射信號(hào)或者信號(hào)調(diào)制形式的雷達(dá)，由于發(fā)射信號(hào)的隨機(jī)性質(zhì)，噪聲雷達(dá)具有十分優(yōu)異的低截獲概率性能和電子抗干擾的能力。其模糊函數(shù)是理想的圖釘型，同時(shí)具有高的距離和速度分辨率。因此，早在20世紀(jì)60年代美國(guó)和歐洲的一些國(guó)家就對(duì)噪聲雷達(dá)給予了廣泛的關(guān)注。但是，由于當(dāng)時(shí)受電子元器件的制造工藝和技術(shù)水平的限制，對(duì)于噪聲雷達(dá)的研究基本都處于理論分析階段。直到20世紀(jì)80年代以后，隨著固態(tài)微波器件和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)讓噪聲信號(hào)的實(shí)現(xiàn)成為可能，對(duì)于噪聲雷達(dá)的應(yīng)用性研究才逐漸增多?；煦缡亲匀唤绶浅Ｆ毡榈默F(xiàn)象，自然界中的大量動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)都可以認(rèn)為是混沌動(dòng)力系統(tǒng)?；煦缧盘?hào)是由確定性系統(tǒng)產(chǎn)生的類(lèi)噪聲信號(hào)，混沌信號(hào)具有初值敏感性、非周期性和長(zhǎng)期不可預(yù)測(cè)性等性質(zhì)。對(duì)混沌信號(hào)的研究，是從80年代后期展開(kāi)的。Leon 0 Chua首先研究了二階數(shù)字濾波器 中的混沌現(xiàn)象，并運(yùn)用混沌數(shù)字濾波器產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)。Torhu Kohda等人研究了由混沌非線性映射產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列，給出了這類(lèi)映射產(chǎn)生Bernoulli序列的一個(gè)簡(jiǎn)單充分條件。相比于噪聲信號(hào)而言，混沌信號(hào)更加容易產(chǎn)生和控制，利用混沌信號(hào)來(lái)代替噪聲信號(hào)實(shí)現(xiàn)噪聲雷達(dá)是一種很好的選擇。但是，現(xiàn)有的利用混沌序列得到的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的旁瓣比較高。于是提出了許多改進(jìn)的方法。文獻(xiàn) Bin, C.，et al., Chaotic Signals with Weak-StructureUsed for High Resolution Radar Imaging.2009:p.325-330.提出了利用弱結(jié)構(gòu)特性來(lái)指導(dǎo)混沌映射的產(chǎn)生，并以此提出了多段Bernoul I i混沌映射；文獻(xiàn)Yang，J.，etal.Frequency modulated radar signals based on high dimensional chaotic maps,in Signal Processing (ICSP), 2010IEEEIOth International Conference on.2010.利用高維混沌映射產(chǎn)生混沌調(diào)頻信號(hào)，以此降低雷達(dá)信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的旁瓣；文獻(xiàn)Yunkai, D., H.Yinghui, and G.Xupu, Hyper Chaotic Logistic Phase Coded Signal andIts Sidelobe Suppression.Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactionson, 2010.46(2):p.672-686.利用超混沛Logistic相位編碼結(jié)合Tikhonov方法來(lái)抑制旁瓣。但是，上述方法沒(méi)有充分考慮旁瓣產(chǎn)生的原因。雷達(dá)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的功率譜密度的逆傅里葉變換，平坦功率譜密度對(duì)應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)是沒(méi)有旁瓣的理想Dirac函數(shù)。在數(shù)字方式產(chǎn)生混沌雷達(dá)信號(hào)的過(guò)程中，旁瓣主要有兩個(gè)因素:信號(hào)模型的功率譜不平坦和量化噪聲。為了降低混沌雷達(dá)信號(hào)的旁瓣，硬件上可以通過(guò)增加量化字長(zhǎng)來(lái)降低量化噪聲，但是代價(jià)比較大，效果也不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術(shù)在利用混沌映射序列產(chǎn)生混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的過(guò)程中，雷達(dá)信號(hào)旁瓣較高的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成及數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，所述方法包含如下步驟:步驟I)產(chǎn)生混沌映射序列:一維離散混沌映射的形式寫(xiě)為f:小一小，該一維離散混沌映射的映射函數(shù)表示寫(xiě)為0n+1 = g(0n)，其利用所述的映射函數(shù)求得混沌映射序列
H4--丨同時(shí)令所述的一維離散混沌映射的初始值￠(0) = CK為值域范圍內(nèi)的隨機(jī)變量；其中0n+1為隨機(jī)變量經(jīng)一維離散混沌映射變換后的更新值，g( )為非線性映射函數(shù)，使混沌映射序列_具有分形的特性。所述的混沌映射序列包括伯努利(Bernoulli)映射序列、邏輯斯蒂(Logistic)映射序列以及帳篷(Tent)映射序列；步驟2)利用步驟I)產(chǎn)生的混沌映射序列進(jìn)行信號(hào)調(diào)頻，得到混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào):從頻域出發(fā)，令混沌雷達(dá)信號(hào)的頻域幅度為常數(shù)，同時(shí)利用混沌映射序列對(duì)頻域形式的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生的基于頻域的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的一般表達(dá)形式為:S (f) = Aexp [ j2 KO (f)],其中j是虛數(shù)，A是雷達(dá)信號(hào)頻域形式的幅度，K是調(diào)制指數(shù)，O (f)是雷達(dá)信號(hào)頻域形式的相位，同時(shí)滿足
權(quán)利要求
1.一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，包含如下步驟: 步驟I)產(chǎn)生混沌映射序列； 步驟2)從頻域出發(fā)，令混沌雷達(dá)信號(hào)的頻域幅度為常數(shù)，同時(shí)利用步驟I)產(chǎn)生的混沌映射序列對(duì)頻域形式的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，得到基于頻域的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)； 步驟3)將步驟2)產(chǎn)生的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)作為雷達(dá)信號(hào)的頻域形式，進(jìn)行逆傅里葉變換，得到基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)的時(shí)域形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，所述的混沌映射序列包括伯努利映射序列、邏輯斯蒂映射序列以及帳篷映射序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，對(duì)于所述的伯努利映射序列，值域范圍為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，所述步驟I)中包括:一維離散混沌映射的形式寫(xiě)為f: 0 0，該一維離散混沌映射的映射函數(shù)表示寫(xiě)為$n+1 = g($n)，其利用所述的映射函數(shù)求得混沌映射序列Mo，病…I，同時(shí)令所述的一維離散混沌映射的初始值￠(0) = 為值域范圍內(nèi)的隨機(jī)變量；其中小 +1為隨機(jī)變量CK經(jīng)一維離散混沌映射變換后的更新值，g( )為非線性映射函數(shù)，使混沌映射序列{<kA... 具有分形的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，所述步驟2)中得到的基于頻域的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的一般表達(dá)形式為:S (f) = Aexp [ j2 KO (f)], 其中j是虛數(shù)，A是雷達(dá)信號(hào)頻域形式的幅度，K是調(diào)制指數(shù)，O (f)是雷達(dá)信號(hào)頻域形式的相位， 同時(shí)滿足
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，由數(shù)字離散方式產(chǎn)生所述的頻域形式的雷達(dá)信號(hào)，則得到的所述基于頻域的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的離散表達(dá)形式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法，其特征在于，所述步驟3)中得到基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)的時(shí)域的一般表達(dá)形式為:s (t) = r1 {S(f)} = r1 {Aexp[j2 JiKO (f)]}, 則有，對(duì)離散混沌映射序列調(diào)頻后得到的基于頻域形式的混沌雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行離散逆傅里葉變換，得到時(shí)域形式的離散混沌雷達(dá)信號(hào)的表達(dá)形式變?yōu)?
8.一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法，利用權(quán)利要求1-7之一所述的基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成方法所得到的基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行量化和截?cái)?，得到基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的截?cái)嗟拈撝颠x為3 S，其中8為所述基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)時(shí)域形式的幅度的標(biāo)準(zhǔn)差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)生成及數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法，所述生成方法包括步驟1)產(chǎn)生混沌映射序列；步驟2)從頻域出發(fā)，令混沌雷達(dá)信號(hào)的頻域幅度為常數(shù)，同時(shí)利用步驟1)產(chǎn)生的混沌映射序列對(duì)頻域形式的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻；步驟3)將步驟2)產(chǎn)生的混沌調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)作為雷達(dá)信號(hào)的頻域形式，進(jìn)行逆傅里葉變換，得到基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)的時(shí)域形式。所述的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法是利用上述生成方法產(chǎn)生的基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行量化和截?cái)?，得到基于頻域的超低旁瓣混沌雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明解決了混沌雷達(dá)信號(hào)旁瓣較高的局限性，降低了峰值旁瓣比；能夠增加微弱目標(biāo)的檢測(cè)能力等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/02GK103235288SQ20131013402
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者楊啟倫, 張?jiān)迫A, 顧翔 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心