专利名称：基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成及数字实现方法
技术领域：
本发明涉及混沌雷达信号设计领域，特别涉及噪声雷达中利用混沌映射设计基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号领域。
背景技术：
噪声雷达是一种以噪声源作为发射信号或者信号调制形式的雷达，由于发射信号的随机性质，噪声雷达具有十分优异的低截获概率性能和电子抗干扰的能力。其模糊函数是理想的图钉型，同时具有高的距离和速度分辨率。因此，早在20世纪60年代美国和欧洲的一些国家就对噪声雷达给予了广泛的关注。但是，由于当时受电子元器件的制造工艺和技术水平的限制，对于噪声雷达的研究基本都处于理论分析阶段。直到20世纪80年代以后，随着固态微波器件和超大规模集成电路的出现让噪声信号的实现成为可能，对于噪声雷达的应用性研究才逐渐增多。混沌是自然界非常普遍的现象，自然界中的大量动力学系统都可以认为是混沌动力系统。混沌信号是由确定性系统产生的类噪声信号，混沌信号具有初值敏感性、非周期性和长期不可预测性等性质。对混沌信号的研究，是从80年代后期展开的。Leon 0 Chua首先研究了二阶数字滤波器 中的混沌现象，并运用混沌数字滤波器产生伪随机数。Torhu Kohda等人研究了由混沌非线性映射产生的伪随机序列，给出了这类映射产生Bernoulli序列的一个简单充分条件。相比于噪声信号而言，混沌信号更加容易产生和控制，利用混沌信号来代替噪声信号实现噪声雷达是一种很好的选择。但是，现有的利用混沌序列得到的混沌调频雷达信号的旁瓣比较高。于是提出了许多改进的方法。文献 Bin, C.，et al., Chaotic Signals with Weak-StructureUsed for High Resolution Radar Imaging.2009:p.325-330.提出了利用弱结构特性来指导混沌映射的产生，并以此提出了多段Bernoul I i混沌映射；文献Yang，J.，etal.Frequency modulated radar signals based on high dimensional chaotic maps,in Signal Processing (ICSP), 2010IEEEIOth International Conference on.2010.利用高维混沌映射产生混沌调频信号，以此降低雷达信号自相关函数的旁瓣；文献Yunkai, D., H.Yinghui, and G.Xupu, Hyper Chaotic Logistic Phase Coded Signal andIts Sidelobe Suppression.Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactionson, 2010.46(2):p.672-686.利用超混沛Logistic相位编码结合Tikhonov方法来抑制旁瓣。但是，上述方法没有充分考虑旁瓣产生的原因。雷达信号的自相关函数的功率谱密度的逆傅里叶变换，平坦功率谱密度对应的自相关函数是没有旁瓣的理想Dirac函数。在数字方式产生混沌雷达信号的过程中，旁瓣主要有两个因素:信号模型的功率谱不平坦和量化噪声。为了降低混沌雷达信号的旁瓣，硬件上可以通过增加量化字长来降低量化噪声，但是代价比较大，效果也不理想。

发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术在利用混沌映射序列产生混沌调频雷达信号的过程中，雷达信号旁瓣较高的缺陷，本发明提供了一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成及数字实现方法。为实现上述目的，本发明提供了一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，所述方法包含如下步骤:步骤I)产生混沌映射序列:一维离散混沌映射的形式写为f:小一小，该一维离散混沌映射的映射函数表示写为0n+1 = g(0n)，其利用所述的映射函数求得混沌映射序列
H4--丨同时令所述的一维离散混沌映射的初始值￠(0) = CK为值域范围内的随机变量；其中0n+1为随机变量经一维离散混沌映射变换后的更新值，g( )为非线性映射函数，使混沌映射序列_具有分形的特性。所述的混沌映射序列包括伯努利(Bernoulli)映射序列、逻辑斯蒂(Logistic)映射序列以及帐篷(Tent)映射序列；步骤2)利用步骤I)产生的混沌映射序列进行信号调频，得到混沌调频雷达信号:从频域出发，令混沌雷达信号的频域幅度为常数，同时利用混沌映射序列对频域形式的雷达信号进行调频，产生的基于频域的混沌调频雷达信号的一般表达形式为:S (f) = Aexp [ j2 KO (f)],其中j是虚数，A是雷达信号频域形式的幅度，K是调制指数，O (f)是雷达信号频域形式的相位，同时满足
权利要求
1.一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，包含如下步骤: 步骤I)产生混沌映射序列； 步骤2)从频域出发，令混沌雷达信号的频域幅度为常数，同时利用步骤I)产生的混沌映射序列对频域形式的雷达信号进行调频，得到基于频域的混沌调频雷达信号； 步骤3)将步骤2)产生的混沌调频雷达信号作为雷达信号的频域形式，进行逆傅里叶变换，得到基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号的时域形式。
2.根据权利要求1所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，所述的混沌映射序列包括伯努利映射序列、逻辑斯蒂映射序列以及帐篷映射序列。
3.根据权利要求2所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，对于所述的伯努利映射序列，值域范围为
4.根据权利要求1所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，所述步骤I)中包括:一维离散混沌映射的形式写为f: 0 0，该一维离散混沌映射的映射函数表示写为$n+1 = g($n)，其利用所述的映射函数求得混沌映射序列Mo，病…I，同时令所述的一维离散混沌映射的初始值￠(0) = 为值域范围内的随机变量；其中小 +1为随机变量CK经一维离散混沌映射变换后的更新值，g( )为非线性映射函数，使混沌映射序列{<kA... 具有分形的特性。
5.根据权利要求1所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，所述步骤2)中得到的基于频域的混沌调频雷达信号的一般表达形式为:S (f) = Aexp [ j2 KO (f)], 其中j是虚数，A是雷达信号频域形式的幅度，K是调制指数，O (f)是雷达信号频域形式的相位， 同时满足
6.根据权利要求5所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，由数字离散方式产生所述的频域形式的雷达信号，则得到的所述基于频域的混沌调频雷达信号的离散表达形式为:
7.根据权利要求1或5所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法，其特征在于，所述步骤3)中得到基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号的时域的一般表达形式为:s (t) = r1 {S(f)} = r1 {Aexp[j2 JiKO (f)]}, 则有，对离散混沌映射序列调频后得到的基于频域形式的混沌雷达信号进行离散逆傅里叶变换，得到时域形式的离散混沌雷达信号的表达形式变为:
8.一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号数字实现方法，利用权利要求1-7之一所述的基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成方法所得到的基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号进行量化和截断，得到基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号的数字实现。
9.根据权利要求8所述的一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号数字实现方法，其特征在于，所述的截断的阈值选为3 S，其中8为所述基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号时域形式的幅度的标准差。
全文摘要
本发明涉及一种基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号生成及数字实现方法，所述生成方法包括步骤1)产生混沌映射序列；步骤2)从频域出发，令混沌雷达信号的频域幅度为常数，同时利用步骤1)产生的混沌映射序列对频域形式的雷达信号进行调频；步骤3)将步骤2)产生的混沌调频雷达信号作为雷达信号的频域形式，进行逆傅里叶变换，得到基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号的时域形式。所述的数字实现方法是利用上述生成方法产生的基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号进行量化和截断，得到基于频域的超低旁瓣混沌雷达信号的数字实现。本发明解决了混沌雷达信号旁瓣较高的局限性，降低了峰值旁瓣比；能够增加微弱目标的检测能力等特点。
文档编号G01S7/02GK103235288SQ20131013402
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者杨启伦, 张云华, 顾翔 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心