混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻近程探測系統(tǒng)抗海雜波干擾研究

馮小勤 魏東旭

摘要：傳統(tǒng)近程探測系統(tǒng)容易受到海雜波的干擾，影響系統(tǒng)對海面目標的探測識別。文章設(shè)計了一種全新體制的混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測系統(tǒng)，系統(tǒng)較好的利用了混沌的短時隨機性和長時確定性，可以實現(xiàn)對目標的精確定距測量，并且有著較強的抗干擾能力。通過仿真，采用零記憶非線性變化法（ZMNL）產(chǎn)生了具有統(tǒng)計特性的瑞利海雜波，并將之加入目標回波中，驗證了文章設(shè)計的復(fù)合探測系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力。

關(guān)鍵詞：混沌;近程探測;抗干擾;瑞利

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）31-0226-03

1研究背景

無線電近程探測系統(tǒng)工作在低空狀態(tài)，對海面目標進行定距識別時，會接收到較強的海面雜波信號。強的海面雜波信號往往會淹沒真正的目標信號，且目標信號只有在目標進入近程探測系統(tǒng)的天線波束主波束范圍內(nèi)才存在，而海面雜波信號會出現(xiàn)的更早，將一直持續(xù)到系統(tǒng)工作結(jié)束。無線電近程探測系統(tǒng)接收到的海面雜波信號嚴重干擾目標信號。因此，如何設(shè)計一種全新體制的探測系統(tǒng)，能夠克服強的海雜波影響，是近程探測工作的技術(shù)關(guān)鍵。

文章設(shè)計了一種基于混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻的復(fù)合近程探測系統(tǒng)，系統(tǒng)較好的利用了混沌的短時隨機性和長時確定性，在常規(guī)線性調(diào)頻的基礎(chǔ)性上對發(fā)射信號進行混沌相位調(diào)制。系統(tǒng)有著較強的定距能力和抗干擾能力。

2混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻系統(tǒng)

混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合探測系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，它由混沌碼發(fā)生器、線性調(diào)制器、混頻器、相關(guān)器及信號處理電路等部分組成。

線性調(diào)制器產(chǎn)生一定頻率的線性鋸齒波信號，此信號進入固態(tài)源，形成受鋸齒波調(diào)制的鋸齒波調(diào)頻信號u（t）。在時鐘的作用下，混沌碼產(chǎn)生器通過Logistic映射并整形，生成一定寬度的混沌碼s（t），對鋸齒波調(diào)頻信號進行相位調(diào)制，調(diào)制后的信號Ut（t）作為經(jīng)過功率放大，作為系統(tǒng)的發(fā)射信號，由發(fā)射天線輻射到空間中。發(fā)射信號Ut（t）遇到探測目標后，部分能量被反射并被探測系統(tǒng)的接收天線接收。將接受到的回波信號與系統(tǒng)原鋸齒波調(diào)頻信號Ul（t）進行混頻解調(diào)，在混頻器輸出端可解調(diào)出攜帶探測目標距離信息的混沌碼的延時碼。經(jīng)恒虛警放大后，進入相關(guān)器里設(shè)定的相關(guān)碼與信號相關(guān)，進而實現(xiàn)定距的目的。

3海雜波的產(chǎn)生

根據(jù)近程探測系統(tǒng)海雜波產(chǎn)生的機理，雜波可以分為幅度上服從Rayleigh分布、LogNormal分布、Weibull分布和K分布的雜波，還有功率譜分布上為Gaussian型、Cauchy型、AllPole型的雜波等。

海面目標的探測是近程探測的一個關(guān)鍵分支，實測海雜波數(shù)據(jù)是近程探測研究中的一個非常重要的參數(shù)，對海面目標近程探測系統(tǒng)的研究有著非常重要的指導(dǎo)價值。然而，由于此數(shù)據(jù)大都對外保密，所以我們很難得到一手的實測海雜波數(shù)據(jù)。所以在相關(guān)研究中，涉及海雜波的相關(guān)研究時，可以采用仿真的方法產(chǎn)生各式具有統(tǒng)計特性的海雜波數(shù)據(jù)。海雜波仿真的實質(zhì)就是產(chǎn)生符合給定統(tǒng)計特性的雜波序列。常用方法有ZMNL法和SIRP法，即零記憶非線性變化法和球不變隨機過程法。在此使用ZMNL法實現(xiàn)雜波仿真。

3.1ZMNL法

ZMNL法即零記憶非線性變化法，此方法的設(shè)計思路為：首先對高斯白噪聲進行濾波處理，使高斯序列具有一定的相關(guān)性，然后選擇不同參數(shù)的零記憶非線性變換對此相關(guān)高斯序列進行變換，得到各式幅度服從統(tǒng)計特性的海雜波數(shù)據(jù)。

ZMNL法生成海雜波的具體步驟為：

圖5和圖6中，紅色線為理論的瑞利雜波幅度分布和頻譜，藍色線為仿真產(chǎn)生。由圖可見仿真產(chǎn)生的瑞利雜波的幅度分布和頻譜均和理論值有著較好的擬合。

4混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻近程探測系統(tǒng)抗瑞利雜波仿真分析

為了驗證文章設(shè)計的復(fù)合探測系統(tǒng)抗瑞利海雜波的性能，我們將瑞利雜波信號加入探測系統(tǒng)回波，進行仿真。

混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測系統(tǒng)中，探測系統(tǒng)和目標的初始距離設(shè)為10.5m，探測系統(tǒng)載體的運動速度為2000m/s，系統(tǒng)本地延時50ns;混沌序列采用Logistic混沌，混沌碼元寬度50ns;鋸齒波頻率100kHz，頻偏5MHz;調(diào)制頻率為1GHz。為了更好地驗證系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力，瑞利雜波標準差取6。

圖7為仿真產(chǎn)生的混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻近程探測系統(tǒng)的回波波形，圖8為標準差為6的瑞利雜波波形。

圖9為含有瑞利雜波的探測系統(tǒng)回波波形，從波形圖可以看出，回波信號已經(jīng)完全被瑞利海雜波信號所淹沒。圖10為通過文章近程探測系統(tǒng)工作后，含有瑞利海雜波的回波信號解調(diào)波形。

我們將解調(diào)波形和本地的延時混沌碼進行相關(guān)，可以得到圖11的相關(guān)波形。

系統(tǒng)本地延時50ns，故理論定距距離為7.5m。而由圖11，實際仿真相關(guān)峰最大值時間為1.549ms，所以經(jīng)計算，定距距離為7.402m。在強海雜波干擾下，定距的誤差僅為0.098m，證明了文章設(shè)計符合近程探測系統(tǒng)確實有著較強的抗干擾能力。

5結(jié)束語

文章首先對混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測系統(tǒng)的工作原理進行了參數(shù)。推導(dǎo)了ZMNL法產(chǎn)生海雜波的步驟，并用此方法產(chǎn)生了瑞利海雜波，從仿真產(chǎn)生的雜波參數(shù)來看，和理論結(jié)果有著較好的重合度。最后，我們將產(chǎn)生的瑞利海雜波加入設(shè)計的復(fù)合探測系統(tǒng)，通過仿真，驗證了此體制近程探測系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力。