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《电子科技大学》 2012年
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载波调制混沌雷达信号理论研究

谢绍斌  
【摘要】:现代高科技战争首要目标是首先摧毁或规避雷达探测,突破雷达防空网。军事领域雷达正面临四大威胁:隐身目标(SA)、低空突防(LAP)、反辐射导弹(ARM)和电子干扰(ECM)。雷达的有效性和生存力面临严峻挑战,迫切要求发展具有优良低截获概率(LPI)、高的探测性能(HPD)和抗干扰能力(ECCM)三位一体的新型雷达。 近几年,混沌雷达已成为当前雷达领域研究热点。雷达科学界将混沌理论引入雷达信号设计领域,为解决当前雷达遇到的难题,提供了新的思路和途径。 研究表明,混沌雷达可获得非常优异的图钉型理想模糊函数,有很高的距离和速度分辨率,可显著地提高雷达对目标的探测能力,在低截获概率和“四抗”方面具有天然的潜在能力,能有效解决雷达在复杂战场环境中的生存问题。 本论文对载波调制混沌雷达信号理论涉及的一些基本问题进行了深入研究。 主要工作如下: 1.典型离散混沌映射的混沌特性分析。研究了Logistic、Bernulli、Tent和Chebyshev四种映射混沌特性,给出了分岔图、概率密度函数、遍历性、相空间结构、Lyapunov指数、关联维数、自相关、互相关和功率谱等特性及计算方法; 2.研究了基于载波幅度调制的混沌雷达信号形成机理、相关特性、功率谱、点目标模型和模糊函数等;分析了混沌非周期截短效应对雷达模糊函数影响;计算了基于四个映射的载波幅度调制混沌雷达信号的模糊函数; 3.研究了基于载波频率调制的混沌雷达信号形成机理、相关特性、功率谱、点目标模型和模糊函数等;分析了其信号的混沌特性;计算了基于四个映射的载波频率调制混沌雷达信号的相关特性、功率谱和模糊函数; 4.研究了基于载波二相调制的混沌雷达信号形成机理、二元码平衡性、相关特性、功率谱、点目标模型和模糊函数等;计算了基于四个映射的载波二相调制混沌雷达信号的相关特性、功率谱和模糊函数;比较了四个映射在上述基于载波幅度、频率、相位调制方式下雷达信号相关特性、功率谱和模糊函数优劣; 5.提出了混沌重构原理及其数学证明。该原理的核心是对原有混沌映射在拓扑相空间上进行线性压缩和伸展处理;给出了基于Tent重构的数学模型;分析了基于Tent和Bernulli重构映射的混沌特性;通过理论分析和数值计算表明,重构的混沌映射具有更“混沌”的特性,以及在多种载波调制方式下,其混沌重构雷达信号比重构前雷达信号自相关和模糊函数有明显改善。特别是原映射对载波多种调制以后性能不佳的那些混沌雷达信号,其重构以后的混沌雷达信号自相关和模糊函数改善明显; 6.分析研究了混沌雷达系统抗多径分析模型和数值计算模型。比较了Logistic、Bernulli、Tent和Chebyshev映射对载波频率调制的混沌雷达系统,在不同多径下抗多径性能。计算并比较了Tent映射重构前后信号及随机噪声调制信号的频率调制混沌雷达系统,在不同多径下抗多径性能。研究结果表明,基于混沌重构的雷达系统比重构前的雷达系统具有更好的抗多径性能,与随机噪声调制雷达系统具有同等能力; 7.探析了混沌雷达系统潜在的ECCM能力。通过分析证实混沌雷达系统在低截获概率和“四抗”性能方面具有潜在能力。分析研究了混沌雷达系统高斯噪声信道下相关检测分析模型。数值计算了Logistic、Bernulli、Tent和Chebyshev映射载波二相调制混沌雷达系统在无噪和高斯噪声信道相关检测。比较了由Tent映射和重构Tent映射频率调制混沌雷达系统在无噪和高斯噪声信道相关检测性能。研究结果表明,混沌重构的雷达系统在存在高斯噪声信道有更好相关检测性能。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN957.51

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