专利名称：一种获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法
技术领域：
本发明涉及雷达抗干扰信号设计技术以及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法。
背景技术：
高分辨率雷达为获得距离上的高分辨率，通常采用(超)宽带信号。在宽带雷达信号中，步进频率连续波信号(Stepped Frequency Continuous Waveforms, SFCff)和步进频率线性调频脉冲信号(Stepped Frequency Chirp Signal, SFCS)的提出(Wehner D. R. High-resolution radar. 2nd edition, Norwood, MA Artech House,1995, Chapter 5. Nadav L. "Stepped-fequency pulse-train radar signal". IEE Proc-Radar Sonar Navigation,2002,149(6) 198-309. Maron D. E. "Non-periodic frequency-jumped burst waveforms". Proceedings of the IEE International Radar Conference, London, Oct. 1987,484-488. Maron D. E. “Frequency-jumped burst waveforms with stretch processing，，· IEEE RadarConference, Piscataway :IEEE Press, 1990, 274-279.),为实现超大带宽的雷达信号提供了新的技术途径。从技术角度看，SFCW最为简单，因为它只需要步进地改变发射信号的中心频率和接收机的本振频率。但是当频率步进值Af与脉冲宽度 Tp的乘积大于1时，SFCW信号将导致栅瓣的产生，给应用带来极大的限制。SFCS则可以通过选择单个Chirp信号的带宽B和△ f频率步进值的大小来有效抑制栅瓣的产生。混沌信号雷达，由于发射信号的随机性，因而具有十分优良的低截获概率、抗干扰特性和优良的电磁兼容性，从而提高雷达在复杂环境下的生存能力；同时其模糊函数是理想“图钉形”的，使得它具有无模糊测距、测速和良好的距离、速度分辨率。混沌信号(超)宽带高分辨率成像雷达，很好地把(超)宽带技术和混沌信号雷达技术结合在一起，因而它既具有常规(超)宽带成像雷达的高分辨率的优点，又具有混沌信号雷达优良的低截获概率、抗干扰特性和优良的电磁兼容特性，近年来得到长足发展。直接产生(超)宽带混沌信号对硬件实现和使用环境的要求较高，在目前可以 SiHWffi^WilK^ (K. A. Lukin, A. A. Mogyla etc. "Ka-band bistatic ground-based noise waveform SAR for short-range applications，，，IET Radar Sonar Navig, 2008, Vol.2, No. 4, pp. 233-243 ；D.Tarchi, K. Lukin, etc. "SAR Imaging with Noise Radar", IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems vol.46, no. 3JuIy 2010, pp. 1214-1225)，基本都采用直接方法产生(超)宽带混沌信号，但是，由于信号带宽的增加会给接收机的检波带来很大的压力，此时需要更高速的A/D转换器以及更高速的数据存储，在目前公开报导的工作中，混沌信号的带宽都不是很高，这极大地限制了雷达的成像分辨率。

发明内容
本发明的目的在于，为了解决上述问题，在不增加雷达系统硬件的A/D采集速率的情况下，实现了(超)宽带混沌雷达信号的产生、发射、接收和信号处理。为达到上述目的，本发明提出一种获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，该方法基于频率步进信号模型产生宽带混沌雷达信号，该方法的具体步骤包括步骤1)采用改进型Logistic-Map混沌映射产生初始混沌序列，所述的初始混沌序列的数学模型表示如下xi+1 = f(Xi) = 1-2 · (Xi)2 Xi e (-1,1)(1)对初始混沌序列进行截取得到子脉冲混沌序列，每个子脉冲混沌序列的长度为M， 子脉冲的个数为N ；对每个子脉冲混沌序列进行带通滤波处理，获得带宽为B的中频混沌序列；再利用希尔伯特变换，获得I/Q两路中频混沌序列，对I/Q两路中频混沌序列进行下变频处理，获得式两路基带混沌序列un(t)un (t) = I(t)+jQ(t) η= 1，2，···，Ν，0 彡 t 彡Tp (2)式中，η为子脉冲编号，Tp为子脉冲宽度；步骤2)将所述的步骤1)获得的I/Q两路基带混沌序列un(t)进行I/Q调制和发射机上变频器的一级上变频，然后再经过发射机上变频器的二级上变频将一级上变频后的信号调制至雷达射频工作频率后信号为Tn(t)，发射信号Tn(t)；Tn(t) = un(t) · exp{j2Ji [f0+(n-l) Af]t}(3)式中，[(n-1)· (Tp+Tg)]彡 t 彡[(n-1) · (Tp+Tg)+Tp]，f0 为第 1 个子脉冲的载频， Δ f为本振频率源的频率步进值，Tp和Tg分别为子脉冲宽度和子脉冲之间的间隔；发射信号1；(0经传输后，到达接收机的信号为I n(t)；信号I n(t)是不同目标对信号1；(0的不同幅度调制和不同延时的信号之和；
权利要求
1.一种获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，该方法基于频率步进信号模型产生宽带混沌雷达信号，该方法的具体步骤包括步骤1)采用改进型Logistic-Map混沌映射产生初始混沌序列，所述的初始混沌序列的数学模型表示如下
2.根据权利要求1所述的获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，其特征在于，所述的步骤幻中的去重叠采用对上一个子脉冲和下一个子脉冲各取一半的方法。
3.根据权利要求1所述的获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，其特征在于，所述的步骤幻中的相位补偿步骤包括首先，求出相邻两个子脉冲连接处的相位差；然后，将这个相位差补偿在下一个子脉冲上。
4.根据权利要求1所述的获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，其特征在于，所述的步骤6)还包括对合成的宽带信号进行“加窗”处理。
5.根据权利要求4所述的获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，其特征在于，所述的“加窗”处理采用汉宁(Harming)窗处理。
全文摘要
本发明涉及一种获得宽带调频步进混沌雷达信号的方法，首先，获得各个子脉冲的回波基带信号rn(t)；然后，对应地，对各个子脉冲基带回波信号rn(t)和各自的基带混沌序列进行匹配滤波或相关处理，得到子脉冲的频域信号Un(f)；对子脉冲的频域信号Un(f)进行频谱搬移后进行去重叠和相位补偿；其中，所述的频谱搬移的频移量和本振频率源的频率间隔Δf相等；对去重叠和相位补偿后的子脉冲信号进行相干叠加，获得合成大带宽信号，该合成宽带信号的带宽为B+(N-1)Δf。本发明为实现超大带宽的混沌雷达信号提供了新的技术途径。它是混沌信号和频率步进信号的结合，兼有两者的优点，本发明方法简单明了，易于实现，且对频率线性步进和非线性步进的情况都适用，对于实际系统有重要的现实意义。
文档编号G01S7/36GK102478654SQ20101057418
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张云华, 张祥坤, 石晓进, 翟文帅, 陈秀伟, 顾翔 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心