雷达正交波形设计与性能分析

摘要

MIMO雷达相比相控阵雷达有更多的优点，MIMO雷达有多个发射阵元，每个阵元发送的波形相互正交，在空间中不会合成波束，能有效地对空间进行了宽波束覆盖。对于MIMO雷达而言，正交波形的设计是确保雷达分辨力、系统测量精度等性能的前提。目前设计MIMO雷达正交波形的方法主要集中在通过智能优化算法获得正交波形上，然而，优化方法也存在很多缺点，如耗时长、实时性差、效率低且设计的信号库有限等。
　　混沌信号因其初值敏感性、类噪声特性、尖锐的自相关、“图钉”型的模糊函数以及较好的测距-测速精度等优点备受关注。混沌信号是一种伪随机信号，而相比于随机信号，混沌信号是可控的；相比于优化算法，基于混沌信号设计波形更加灵活方便且耗时短。本文主要基于混沌信号对MIMO雷达正交波形进行设计，主要研究工作如下：
　　1.在分析MIMO雷达基本原理的基础上，对MIMO雷达正交波形进行深入剖析；主要研究了四种常见的混沌映射，即tent、logistic、bernulli、quadratic，就其时域波形、分岔图、遍历性、相空间特性、相关性和功率谱这六种特性给出仿真分析；
　　2.分析了三类混沌调制信号，即混沌离散频率编码雷达信号、混沌相位编码雷达信号、混沌幅度调制雷达信号。着重研究了三类调制信号的形成机理，接着对三类混沌调制信号进行了性能分析，着重从其自相关特性、互相关特性以及功率谱等方面对tent、logistic、bernulli、quadratic四种常见混沌序列的调制信号进行了对比分析。研究表明，基于混沌信号调制的雷达波形具有良好的自相关和互相关，且功率谱较为平坦；
　　3.本文主要创新成果在于分析了复合混沌序列组成原理，以tent和logistic作为原始序列组成复合序列，并对基于复合混沌序列的调幅调相正交波形和基于复合混沌序列的调频调相正交波形进行了研究，着重从信号的相关性、功率谱、模糊函数这三个方面进行了仿真分析，相比于tent序列调幅调相信号或logistic序列调幅调相信号，复合混沌序列的调幅调相信号在这三个方面具有明显的优势；复合混沌序列的调频调相信号具有一定的优势且继承了tent调频调相信号的功率谱平坦的优点。最后以基于复合混沌序列的调频调相雷达信号为例，对其低截获性能进行了分析，说明混沌调制信号良好的低截获性能。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容及安排

第二章 基于混沌信号MIMO雷达波形设计理论基础

2.1 MIMO雷达基本原理

2.2常见MIMO雷达正交波形信号

2.3混沌定义及其基本特征

2.4几种常见的离散混沌映射及其特性分析

2.5基于混沌信号MIMO雷达波形设计的可行性分析

2.6本章小结

第三章 MIMO雷达混沌波形设计与性能分析

3.1混沌离散频率编码雷达正交波形设计

3.2混沌相位编码雷达正交波形设计

3.3混沌幅度调制雷达正交波形设计

3.4混沌调制雷达波形相关性仿真分析

3.5混沌调制雷达波形功率谱仿真分析

3.6本章小结

第四章 基于复合混沌的联合调制雷达波形设计

4.1复合混沌序列组成原理

4.2基于复合混沌序列的调幅调相正交波形设计

4.3基于复合混沌序列的调频调相正交波形设计

4.4混沌雷达信号的低截获性能分析

4.5本章小结

第五章 全文总结

5.1全文内容总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果