基于混沌信号的MIMO雷达波形设计方法研究

【摘要】MIMO雷达作为一种新体制雷达，它打破了传统雷达利用波束扫描的测探方式。MIMO通过发射正交波形的方式进行全空域覆盖探测，具有更好的分辨率、抗截获与抗干扰性等特点，成为近年来雷达领域研究的热点。MIMO雷达发射信号的正交性直接影响MIMO雷达功能能否实现，因此正交波形设计是MIMO雷达技术中重要的一个环节。目前MIMO雷达波形设计方法主要是通过建立代价函数，利用优化算法进行组合优化获得正交编码波形。这一类方法存在效率低、不能随MIMO雷达阵元与发射信号码长灵活变化等一类问题，本文研究将混沌信号应用到MIMO雷达波形设计中。混沌信号作为一类伪随机信号，拥有良好的随机性、初值敏感性、遍历性、正交性等特点，本文充分发挥混沌信号的这一系列优点进行MIMO雷达的正交波形设计。本文针对MIMO雷达发射信号正交性的特点，利用混沌信号理论进行波形设计，主要研究工作如下：1.首先，针对MIMO雷达发射信号的特点，本文对采用的MIMO雷达波形设计准则，即正交性准则与模糊特性准则进行了系统的阐述。2.其次，本文采用混沌信号对高频载波进行连续调幅的MIMO雷达波形设计方法。获得的雷达信号的复包络为仍为混沌信号，具有混沌信号的宽频谱性、正交性等特点。雷达信号的性能主要由混沌信号决定，同时利用混沌信号初值敏感性，以及不同类型混沌信号的正交性，可以获得大容量的正交信号集。3.再次，本文采用基于混沌信号连续调频的MIMO雷达波形设计方法。通过利用归一化的混沌信号对载波信号的频率进行连续调制，使得雷达信号的频率在带宽内随机变化。本方法有别于基于混沌序列离散频率编码信号的波形设计，不需进行序列整数化和排序，而是使雷达信号的频率完全按混沌信号的规律随机变化，随机性更佳。基于混沌信号连续调频方法属于对相位谱调制方法。利用该方法获得的正交信号是具有非线性相位的脉冲压缩信号，时宽带宽积远大于1，具有良好的模糊特性。4.最后，本文采用基于混沌序列相位编码的MIMO雷达波形设计方法。利用混沌序列相位编码波形设计方法代替常见伪随机序列编码波形，解决了因序列长度有限、得到自相关旁瓣过高的问题。同时，本文对基于混沌二相编码的改进波形设计方法，研究了基于双混沌映射二相编码波形设计方法。利用改进相位编码方法获得MIMO雷达发射信号在各发射周期发射不同一组正交波形，在保证MIMO雷达信号发射信号正交性的基础上，进一步提高发射信号的随机性，降低雷达信号被截获的概率，提高雷达的隐身性。
【作者】孙明亮；
【导师】石要武；孙晓东；
【作者基本信息】吉林大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】MIMO雷达；波形设计；混沌信号；脉冲压缩；正交信号；

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