一种多载频多相位编码探测干扰共享信号生成方法

摘要

本发明属于干扰共享信号技术领域，具体涉及一种多载频多相位编码探测干扰共享信号生成方法。本发明在多载频正交频分复用信号的基础上引入多相位编码，利用Logistic混沌映射进行相位编码，得到多载频多相位编码信号。这样既保留了正交频分复用信号合成大带宽等优良特点，同时把混沌编码的“类随机性”引入到了信号之中，使得信号的复杂度提高，在实施压制干扰的同时难以被截获。通过实验仿真与分析证明，本发明具有良好的压制干扰性能，同时具有良好的探测性能，提高了探测干扰共享信号的复杂度与隐蔽性，突破了现有探测干扰共享信号性能的局限性。

说明书

技术领域

本发明属于干扰共享信号技术领域，具体涉及一种多载频多相位编码探测干扰共享信号生成方法。

背景技术

随着信息化、智能化水平不断提高，功能单一的传统电子系统难以满足需求。目前来看，集探测和干扰于一体的共享信号越来越受到人们的关注。探测干扰共享信号，从传统的干扰信号的角度来看，兼具了探测性能，从而在进行干扰的同时完成对目标的隐蔽探测。

雷达探测与雷达干扰是相辅相成的关系，对于探测与压制干扰共享信号而言，信号在具有类噪声的频谱性能、即压制干扰特性的同时还要具备探测能力，使得探测干扰一体化波形可以适应现代环境。

国内对于探测干扰共享信号的研究起步较晚，通过对现有技术文献的检索发现，韩国玺等在《计算机工程与应用》(2014，50(02)：212-215)上发表的“基于ICGA的雷达与雷达干扰一体化信号的优化设计”结合伪随机信号特点，运用时空混沌系统构造二相序列，实现一体化信号的优化设计。但采用的伪随机二相编码信号复杂度较低，规律性较强，信号隐蔽性弱，且其一体化信号是在雷达信号同时具有干扰能力的基础上建立的，实用性较差；谭龙等在《探测与控制学报》(2016，38(02)：78-81+87)上发表的“正交梳状谱型探测干扰一体化信号波形”针对梳状谱信号的正交特性，分别对探测信号和干扰信息进行调制，得到雷达干扰探测一体化信号波形。但是该一体化信号为两个功能不同的信号在时域上叠加所得，整体性不强；李其虎等在《探测与控制学报》(2020，42(01)：39-43)上发表的“干扰探测一体化信号波形设计与性能仿真”提出了基于双载频伪随机二相编码的一体化信号波形，在频域上具有噪声特性，同时具有较好的距离和速度分辨力。但二相编码信号复杂度低，且当频谱呈现噪声特性时频谱较为稀疏，频谱宽度较窄，无法实现很好的压制干扰；熊国淼等在《航空学报》(20210521.1019.011.html)上发表的“基于PNFM-LFM复合调制的探测干扰共享波形设计”提出一种伪码噪声调频与线性调频复合调制的探测干扰共享波形，并验证波形具有良好的模糊函数及线性可控的频谱特征，但是频谱的类噪声性能一般，且同样建立在雷达信号同时具有干扰特性的基础上。

已有文献检索结果表明，探测干扰共享信号要同时具有探测性能和较宽的频谱特性，且近年来共享信号大多采用多载频相位编码信号。但是相位编码大多采用二相编码，使得信号复杂度较低。同时，大部分文献的共享信号都是在雷达信号具有干扰性能的基础上建立的，缺少现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多载频多相位编码探测干扰共享信号生成方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：获取原始多载频正交频分复用信号y(t)；

其中，N为信号的载频个数；w

步骤2：建立基于Logistic映射的混沌序列，生成混沌相位编码序列；

建立基于Logistic映射的混沌序列：

x(N×K)＝B[A+x(N×K-1)][A-x(N×K-1)]-A

其中，x(·)表示基于Logistic映射的混沌序列，N×K为混沌序列的长度，K为设定的相位编码的长度；B为限制参数，B＝4-δ，δ→0；A为设定的固定常数；

生成混沌相位编码序列a：

其中，ceil[]表示向上取整；N

步骤3：生成多载频多相位编码探测干扰共享信号s(t)；

其中，t

本发明的有益效果在于：

本发明在多载频正交频分复用信号的基础上引入多相位编码，利用Logistic混沌映射进行相位编码，得到多载频多相位编码信号。这样既保留了正交频分复用信号合成大带宽等优良特点，同时把混沌编码的“类随机性”引入到了信号之中，使得信号的复杂度提高，在实施压制干扰的同时难以被截获。通过实验仿真与分析证明，本发明具有良好的压制干扰性能，同时具有良好的探测性能，提高了探测干扰共享信号的复杂度与隐蔽性，突破了现有探测干扰共享信号性能的局限性。

附图说明

图1为本发明中基于Logistic混沌映射的混沌编码序列示意图。

图2为本发明中多载频多相位编码探测干扰共享信号的时域图。

图3为本发明中多载频多相位编码探测干扰共享信号的三维模糊函数图。

图4为本发明中多载频多相位编码探测干扰共享信号与线性调频信号的频谱对比图。

图5为本发明中多载频多相位编码探测干扰共享信号与线性调频信号的累加信号的脉压对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提出了一种基于多载频多相编码的新的探测干扰共享信号，该信号把干扰性能和探测性能合并，在干扰机发射干扰信号的同时能够作为雷达信号进行探测，适应新的环境，为系统小型化、一体化的发展提供了可能。该方法在多载频正交频分复用信号的基础上引入多相位编码，利用Logistic混沌映射进行相位编码，得到多载频多相位编码信号。这样既保留了正交频分复用信号合成大带宽等优良特点，同时把混沌编码的“类随机性”引入到了信号之中，使得信号的复杂度提高，在实施压制干扰的同时难以被截获。通过实验仿真与分析证明，本发明具有良好的压制干扰性能，同时具有良好的探测性能，提高了探测干扰共享信号的复杂度与隐蔽性，突破了现有探测干扰共享信号性能的局限性。

本发明在多载频正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)信号的基础上引入多相位编码，即得到多载频多相位编码(Multi-carrier Phase Code，MCPC)雷达信号，包括以下步骤：

步骤1：获取原始多载频正交频分复用(OFDM)信号y(t)；

OFDM信号形式如下：

其中，N为信号的载频个数；w

混沌编码具有诸多的优点，其在时域表现为非周期的信号，且自相关函数近似为冲激函数，在频域中表现为类似于高斯白噪声的功率谱，具有很好的类噪声性能，类似随机信号且规则及其复杂。随机表现在混沌序列的本身具有的长期无法预测性质。将多个编码序列以相位编码的形式加到OFDM信号的多个载频上，这样既保留了OFDM信号合成大带宽等优良特点，同时把混沌编码的“类随机性”引入到了信号之中，使得信号的复杂度提高，难以被侦测方所截获。本发明中的混沌映射选取Logistic映射。其基本原理如下：

步骤2，构造混沌相位编码序列。相位编码信号采用基于Logistic映射的混沌编码信号，即选取Logistic映射产生的混沌序列生成混沌相位编码信号。

首先建立Logistic混沌映射序列。其基本原理如下：

x(N×K)＝B[A+x(N×K-1)][A-x(N×K-1)]-A (2)

其中，x(·)表示基于Logistic映射的混沌序列，N×K为混沌序列的长度，K为设定的相位编码的长度；B为限制参数，B＝4-δ，δ→0；A为设定的固定常数0.5，初始值x(1)∈[-0.5,0.5]；

由式(2)所得到的混沌编码经过量化之后可得到混沌相位编码序列，用于相位信号编码。一般情况下，混沌相位编码序列可以按照如下公式生成：

其中，ceil[]表示向上取整，即对于Logistic映射的混沌序列进行量化；N

步骤3：生成多载频多相位编码探测干扰共享信号s(t)；

在OFDM信号中引入相位编码可得到MCPC信号，其信号形式可以表示为：

其中，a

由此，构造了探测干扰共享信号——多载频多相位编码信号。

本发明针对传统雷达干扰信号功能单一、难以满足信息化、智能化的需求等问题，设计了一种多载频多相位编码探测干扰共享信号生成方法。本发明生成的信号波形，不仅具有较高的距离分辨力和速度分辨力，且频谱特性与噪声特性趋于一致，信号经过脉压后产生与雷达信号脉压图不同位置的目标峰值，有良好的压制干扰性能。

实施例1：

仿真过程中假设对方雷达信号为下变频后的线性调频信号，其中，线性调频信号的带宽取40MHz，信号的持续时间取10μs，采样频率100MHz。

建立探测干扰共享信号数学模型：

多载频多相位编码雷达信号(Multi-carrier Phase Code，MCPC)是在多载频正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)信号的基础上引入相位编码而来的。

基于多载频多相编码的MCPC信号复包络形式可以表示为：

其中，N为信号的载频个数，理论上载频个数越多，信号的复杂度越高，本实施例中取20个，可根据实际情况更改。K为信号中每个子载频上的相位编码的长度，也就是一个载频上的相位编码的个数，w

相位编码信号选用混沌编码，本实施例中的混沌映射选取Logistic映射。其基本原理如下：

x(N×K)＝B[A+x(N×K-1)][A-x(N×K-1)]-A

其中，初始值x(1)∈[-0.5,0.5]，本实施例中取0.32。

所得到的混沌编码经过量化之后可用于相位编码信号。一般情况下，混沌相位编码序列可以按照如下公式生成：

本实施例中根据信号的载频个数N＝20，和信号中每个子载频上的相位编码的长度K＝50，利用1000位混沌编码对载频进行相位编码。N

在仿真过程中假设对方雷达信号为下变频后的线性调频信号：

根据图1，对Logistic混沌映射序列进行量化得到混沌编码序列，用于相位编码。理论上说，相位的编码数越多，信号的安全性能就会越高，但是信号的复杂度也会相应提高。

根据图2，可以看出基于多载频多相编码的探测干扰共享信号的时域图体现除了非周期、无序、随机性。

根据图3，可以看出基于多载频多相编码的探测干扰共享信号的模糊图类似“图钉型”，拥有中心峰值，这表明此信号具有较好的距离分辨力和速度分辨力，不会出现相应的测距、测速模糊现象。

信号的模糊函数公式如下：

其中，s(t)为信号的复包络，s

将MCPC信号复包络表达式

其中，s

当n＝m时，上式改写成：

当模糊函数的图像呈“图钉型”时，拥有中心峰值，不会出现相应的测距、测速模糊现象，信号的探测性能良好。

令ξ＝0可得距离模糊函数χ(τ,0)，根据图3可知，共享信号的速度模糊函数呈现“图钉型”。根据图4红色的MCPC共享信号的频谱可知，共享信号有效带宽B

令τ＝0可得速度模糊函数χ(0,ξ)，根据图3可知，共享信号的速度模糊函数同样呈现“图钉型”，信号的速度分辨力良好。

根据图4，红色为MCPC共享信号的频谱，蓝色为雷达信号的频谱。MCPC信号的频谱可以通过各个子载频的频谱进行累加得到，即：

根据图5，在干信比大于23dB的条件下，对共享信号与线性调频信号的累加信号y

从对仿真图的分析中可以看出本发明所设计的基于多载频多相编码的探测干扰共享信号具有较好的距离分辨力和速度分辨力，且在频域上呈现明显的类噪声特性，脉压后产生与线性调频信号脉压图不同位置的目标峰值，压制性能良好。

本发明具有良好的类噪声宽频谱特性，可以实现较好的压制干扰，同时具有较好的距离分辨能力和速度分辨能力，即探测性能良好，可以在实现压制干扰的同时对目标信号进行探测，解决了现有探测干扰共享信号波形复杂度低、频谱宽度较窄，且缺少现实意义的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。