基于混沌的调频调相的多输入多输出雷达正交波形设计

针对混沌序列单一调频或调相波形存在波形复杂度低,限制了混沌信号可预测的概率、雷达的截获概率和抗干扰性能的问题,提出了基于混沌序列将频率和相位联合调制用于波形设计的方法。首先,对雷达信号进行混沌频率编码,即将一个脉冲分成一系列子脉冲,对不同子脉冲进行不同的频率调制。同时,在每个频率编码子脉冲内对波形的每个周期使用随机产生的初始相位。仿真结果表明,联合调频调相混沌雷达信号的自相关旁瓣峰值最大值达到-24.71 dB,相比调频混沌信号或调相混沌信号,其相关性性能有所提高。实验结果表明,联合调频调相混沌雷达波形结合调相和调频的优点,既具有调相信号的功率谱平坦的特性,又具有调频信号抗噪声干扰特性,为非常理想的探测信号。     

基于分段拟合的非线性组合调制雷达信号设计

线性调频与伪随机码组合调制的雷达信号可增加信号复杂度,在降低信号被截获概率方面有突出优势,但该组合具有线性调频高旁瓣,且无法克服加窗处理后主瓣宽度增大的缺点。利用驻留相位产生的非线性调频信号能够抑制旁瓣的特点,提出分段拟合的非线性调频与巴克码调制相结合的方法,将其各自的优点加以结合,不仅可以减小距离与速度模糊度,而且可以抑制旁瓣。对该组合信号的显函数模型仿真曲线和模糊函数图进行分析,仿真结果表明,该方法不仅可以降低距离与速度模糊度、降低信号被低截获概率,而且产生了比传统非线性调频更低的旁瓣,说明了该方法用于雷达信号的可行性与优越性。     

混沌调频与相位编码信号混沌性分析

为探讨混沌的雷达波形适用性,着重研究分析不同混沌映射、不同调制方式下混沌调制雷达波形的混沌行为。介绍了混沌调频和混沌相位编码雷达信号模型,重点从数学上推导了混沌调制后雷达信号的混沌特性关系,认为调制后信号的混沌性不能从理论得到保证,信号的混沌性具有不确定性。为获取调制信号较好的自相关函数性能,在分析李亚普洛夫指数求取的基础上,进一步强化条件,给出了混沌保留的充分条件。应用四类离散混沌映射分别产生频率调制和二相编码混沌雷达信号,分析比较了各情况下信号的相关函数性能,从仿真角度验证了理论分析,指出Bernoulli映射具有最佳的混沌频率调制性能,而Congruent混沌映射不适合混沌相位编码信号使用。该分析方法对于实际工程中指导混沌雷达波形设计具有重要现实意义。     

基于一类离散混沌系统的图像加密技术

针对一维离散混沌加密系统密钥空间小、安全性能差等缺点,提出了一种基于连续混沌系统通过最小二乘法构造离散混沌系统的方法,改进了加(解)密实数混沌序列映射为加(解)密因子序列的位序列方法。实验研究证明,论文提出的离散混沌系统数字图像加密技术既保留了一维离散混沌系统加解密效率高的特点又扩展了密钥空间进一步提高了加密系统抗破译的能力。     

分数阶Fourier变换域极值搜索的混沌优化算法研究

正如傅里叶变换采用正弦基,单频信号能够在频域形成峰值,分数阶Fourier变换采用线性调频基,线性调频(LFM)信号能够在分数阶Fourier域上实现聚焦,利用此聚焦性通过搜索峰值可实现LFM信号检测和参数估计.通常采用步进式搜索方法,效率低下.为了克服该缺点,通过对分数阶Fourier域优化问题本质的研究,将混沌优化算法引入到分数阶Fourier域极值搜索中.仿真结果表明:本文的方法优于传统的步进式搜索法.     

一种延迟偏移的二进制正交线性调频信号调制方法

在低时间带宽积条件下,二进制正交键控(BOK)匹配检测存在正负调频斜率互干扰和自匹配旁瓣幅度大的问题。为此,提出一种新的延迟偏移Chirp-BOK调制方法。通过在正负调频斜率符号间加入延迟偏移量,减少正负调频斜率信号间的互干扰,从而抑制旁瓣,提高峰值旁瓣比。对该调制方法的最佳延迟偏移量进行工程求解和仿真分析,结果表明,与窗函数加权旁瓣抑制方法相比,该方法在低时间带宽积条件下不改变Chirp匹配脉压滤波器的结构和带宽,大幅提高了系统检测性能。     

基于混沌的随机信号雷达成像

为了提高雷达信号的分辨率和抗干扰能力,分析了两种基于混沌映射生成随机抽样的方法.进一步证实了高斯抽样可以通过两类随机数产生器结合混沌映射生成.利用高斯抽样,得到了高斯调频雷达信号,利用该调频信号作为雷达发射信号进行雷达(SAR)成像,其重构图像具有极佳的图像分辨率,尤其是在距离域上.仿真结果证实了两种方法的有效性.     

用时域补偿实现混沌同步的方法

利用时间连续的混沌系统进行保密通信时,停产中传输的是宽带的混沌信号,由于实际的停产总是带限的,这就大在的限制了混沌在通信中的应用。一种改进的方法是在发射端用波波器滤去混沌信号的高频部分,只传输低频部分。而在接收产端用本地产生的混汪信号的高频部分来补偿接收到的信号作为接收端混沌系统的驱动信号。文中提出的方法是在发射端对要发射的混沌信号进行采样,只传输这些时间离散的采样值。在接收端则用本地产生的采样时     

线性调频信号数字脉压滤波器优化设计

针对线性调频(LFM)信号的高脉压旁瓣问题,提出了一种基于二阶锥规化的数字脉压旁瓣抑制滤波器设计方法.该方法以期望的压缩脉冲波形主瓣为参考,对脉压旁瓣进行控制,将脉压滤波器的设计转化为二阶锥规化问题进行求解.与已有方法相比,所提方法可以兼顾峰值旁瓣、主瓣宽度、处理增益损失等指标,具有设计灵活的优点.仿真结果验证了该方法的有效性,与常用的频域加窗方法相比,该方法的旁瓣抑制效果得到了改善,在归一化多普勒频移为0.005时,脉压主副比仍在44 dB以上,并且脉压信号的相位与参考响应基本一致,较好地满足了现代雷达系统的要求.     

基于混沌理论的低截获概率雷达波形设计

为提高低截获概率雷达的射频隐身性能,提出了一种基于混沌理论的雷达波形设计方法。利用混沌信号的低截获性和良好的保密性,选取混沌logistic映射对传统调频信号进行优化,即用混沌序列去确定调频信号的频率变化,设计一种混沌调频信号。为验证波形性能,分别从抗截获能力、探测能力两个方面来衡量信号性能。理论分析来看,设计的混沌调频信号具有较大的时宽带宽积,能够较好地降低截获因子以提高隐身性能。仿真表明,在与几种经典的低截获概率雷达波形的性能比较中,该混沌调频信号的模糊函数图更接近“图钉形”,具有更好的测速测距精度。     

基于局部多项式傅里叶变换的多分量线性调频信号瞬时频率估计*

针对多分量线性调频信号的瞬时频率估计问题,把局部多项式傅里叶变换应用到求多分量线性调频信号瞬时频率估计中,提出了一种不受分量间交叉项干扰的新方法,该方法对多分量线性调频信号进行局部多项式傅里叶变换,把每一个线性调频信号分离出来,根据每一个线性调频信号的局部多项式傅里叶变换谱,通过搜索找到谱的峰值所在的位置,从而找到峰值所对应的频率,准确地估计出了多分量线性调频信号的瞬时频率。仿真实验中与多分量信号的Wigner-Hough变换进行了对比,验证了该方法的有效性。     

基于RLS的脉压雷达数字旁瓣抑制滤波器设计方法

采用自适应滤波器设计中的递归最小二乘(RLS)方法,通过合理安排输入信号与期望信号的结构来设计脉冲压缩雷达数字旁瓣抑制滤波器,具有算法简单实用,适用广泛的特点,可用于线性调频、二相码和多相码等各种信号.在滤波器抽头有限的情况下,峰值旁瓣电平低于-40dB;积累旁瓣电平较同类其他方法低2dB以上;主瓣宽度仅为单位采样符号间隔.     

分数阶Fourier域多分量LFM信号间的分辨研究

在分数阶Fourier域内,当多分量线性调频(LFM)信号的初始频率和调频率相近时,信号的尖峰会出现无法分辨的现象,导致目标信号漏检.文中分析了LFM信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征,以及离散分数阶Fourier变换计算条件下LFM信号的频谱分布特征.推导了两个LFM信号在分数阶Fourier域的临界分辨距离,以及两个LFM信号尖峰之间的距离与量纲归一化因子的变化关系,发现选择合理的量纲归一化因子可以增大两个信号尖峰之间的距离.文中提出一种量纲归一化因子优化选择的方法,该方法可以提高分数阶Fourier变换对多分量LFM信号的分辨能力.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

线性调频信号的一种新的频域脉压处理方法

线性调频波形由于多普勒性能突出，一直是一种在雷达中具有广泛应用的脉冲压缩波形，但是线性调频的距离旁瓣不够理想，强目标的旁瓣过高就有可能淹没弱目标的主瓣。该文根据线性调频信号的频谱结构，采用频域数字处理技术，提出了一种新的基于理想压缩脉冲的频域滤波器（SSF）设计方法，导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。与其它方法相比，线性凋频信号由该文方法压缩后主副瓣比得到很大的提高，并且主瓣不会展宽，因此不影响距离分辨力。通过数学公式推导和计算机仿真表明，所提出的方法是正确的和可行的，而且步骤简单，运算量小，易于实现。     

Research on resolution between multi-component LFM signals in the fractional Fourier domain

When the initial frequencies and chirp rates of multi-component linear frequency modulation (LFM or chirp) signals are close,the signals may not be distinguished in the fractional Fourier domain (FRFD).Consequently,some signals cannot be detected.In this paper,first,the spectral distribution characteristics of a continuous LFM signal in the FRFD are analyzed,and then the spectral distribution characteristics of a LFM signal in the discrete FRFD are analyzed.Second,the critical resolution distance between the peaks of two LFM signals in the FRFD is deduced,and the relationship between the dimensional normalization parameter and the distance between two LFM signals in the FRFD is also deduced.It is discovered that selecting a proper dimensional normalization parameter can increase the distance.Finally,a method to select the parameter is proposed,which can improve the resolution ability of the fractional Fourier transform (FRFT).Its effectiveness is verified by simulation results.     

Detection of nonlinear FM signals via forward–backward cost-reference particle filter

Many applications require the detection of unknown nonlinear frequency modulated (FM) signals in noise. In this paper, a nonlinear FM signal in one time interval is approximated by linear FM (LFM) segments in successive subintervals. Each LFM segment is parameterized by a 2-dimensional (2D) state vector and its evolution from a subinterval to the next one is modeled as a dynamic system of unknown statistics with linear state transition equations and nonlinear measurement equations. A forward–backward cost-reference particle filter (FB-CRPF) is proposed to estimate the state sequence. From the estimated state sequence, the generalized likelihood ratio test (GLRT) statistic and the total variation (TV) statistic are computed for signal detection. In the 2D feature plane of the GLRT versus TV, the decision region of the null hypothesis at a given false alarm rate is determined by the 2D convexhull learning algorithm from noise-only training samples. Two kinds of simulated signals are used to test the proposed detector and results show that the proposed detector attains better performance than the two existing detectors.     

A new scheme of digital communication using chaotic signals in MIMO channels

This paper proposes a new digital communication scheme,which uses chaotic signals based on the adaptive synchronization and parameter identification technique of chaotic systems reported recently.Due to the multi signal character,this scheme combines the chaotic signal transmission with the MIMO channel technique in a wireless environment,which is different from the traditional chaotic communication frameworks.From a practical perspective,an outline of modulation,channel model,demodulation and non-coherent detection is investigated.Furthermore,system performance is evaluated by simulations,and improvements on this scheme are also discussed.     

用FPGA技术产生Lorenz混沌吸引子

提出用FPGA技术产生混沌吸引子的新方法。基于数字信号处理技术,对连续混沌系统进行离散化处理和变量比例变换,同时对实数进行处理,使离散化后的混沌系统和实数处理后的数据便于在FPGA中实现。本文以Lorenz混沌系统为例,给出了用FPGA技术产生Lorenz混沌吸引子的实验结果。