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混沌序列的MIMO雷达正交波形集设计

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混 沌 序 列 的 Ｍ Ｉ Ｏ 雷 达 正 交 波 形 集 设 计 Ｍ
牛 朝 阳 ， 剑 云 张
（ 放军电子工程学 院， 肥 解 合 ２０ ３） ３ ０ ７
摘 要 ： 形 分 集 是 多 输 入 多 输 出 （ ＭＯ） 达 的 主 要 特 征 之 一 ， 计 性 能 良 好正 交 波 形 集 是 实 现 ＭＩ 波 ＭＩ 雷 设 ＭＯ 雷 达 的关 键 技
波形 集 设计 方法 是具 有现 实 意义 和 空间分集 配 置 ， 论何种 配置 形式 ， 无 为 了获得 最大 的分集增 益［ ， ５ 都需 要实 现 波形 分集 ， ］ 即 发 射 多个 彼此 独立 的波形 ， 因此 正交 波 形 设计 是 实 现 ＭＩ ＭＯ雷 达系统 的关键 技术 之一 。 于正交 波形 对 的 设 计 ， 以 通 过 频 分 正 交 来 实 现 ， ＯＦ 可 如 ＤＭ— Ｆ Ｍ ， 可 以通 过 各 种 编 码 波形 实 现 ， 正交 多相 Ｌ 也 如 码 ， 交频率 编码 等 。 正 目前 对于 正交 编码 波形设 计 的 主要 方法有 模拟退 火算 法［ 、 传算 法［ 等 。 ３遗 ］ ４ ］ 上述 基
ＮＩ Ｚ ａ — ａ ｇ， Ｕ ｈ ｏ ｙ ｎ ＺＨＡＮＧ ｉｎ ｙ ｎ Ｊａ — ｕ
（ ｌ ｔ ｎｃＥ ｇ ｎ ｅｉｇ Ｉ ｓ ｔｔ ｏ ＬＡ・ ｆ ｉ ３ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｉｅｒｎ ｎｔ ｕｅ ｆ Ｐ ｃｏ ｉ Ｈｅ ｅ ２ ０ ３ ， ｈｎ ）
术 。 绍 了噪 声 ＭＩ Ｏ 雷 达 的 基 本 原 理 ， 析 了利 用 混 沌 序 列 设 计 正 交 波 形 的 可行 性 ， 出 了基 于 混 沌 序 列 的 ＭＩ 介 Ｍ 分 提 ＭＯ 雷 达 正 交 波 形 集 设 计 方 法 ， 出 了 基 于 两 种 典 型 混 沌 序 列 设 计 二 相 编 码 正 交 波 形 的 设 计 结 果 ， 析 了 波 形 集 相 关 性 能 ， 算 机 仿 真 给 分 计 表 明 ， 方法在算法效率和波形多样性方面优于传统的遗传算法 。 该
关 键 词 ： ＭＯ 雷 达 ， 沌 ， 交 波 形 ＭＩ 混 正 中图分类号 ： ＴＮ９ ５ 文献标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｈｏ ｏ ｌ Ｗ ａ ｅ ｏ ｍ ｓ Ｓ ｔ ｆ ｒ Ｍ Ｉ Ｏ ａ ｒ ｓ ｇ ｆ Ｏ ｔ ｇ ｎａ ｖ ｆ ｒ ｅ ｏ Ｍ Ｒ ｄａ Ｂａ ｅ ｎ Ｃｈ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｓ ｄ ｏ ａ ｔｃ Ｓ ｑｕ ｎｃ
Ｖ０Ｉ ．３７ Ｎｏ ８ ， ．
Ａｕ ２ １ ｇ， ０ ２
火 力 与 指 挥 控 制
Ｆ ｒ ｏ ｆｏ ＆ Ｃ ｍｍａ ｄ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ Ｃ ｎｒ ｌ ｅ ｏ ｎ ｏ ｔｏ
第 ３ ７卷 第 ８期 ２ １ 年 ８月 ０２
文 章 编 号 ： ０ ２ Ｏ ４ （ Ｏ ２ Ｏ 一 １ １Ｏ １ ０ 一 ６ Ｏ ２ １ ） ８Ｏ ５ 一 ４
引 言
ＭＩ ＭＯ雷 达现 已经成 为 雷达 领域 的 研究 热 点 ， 研究 内容 主要集 中在 目标 检测 、 数估 计 ［ 、 形 参 ２波 ］
设计 ［ ３ 等方 面 。ＭＩ ＭＯ雷 达 由两种 空间 配置形 式 ，
于优 化 算 法 的正 交 编码 波 形 集 设 计 方法 ， 虽然 可 以 得 到一 些 性 能较 好 的 波形 ， 是其 主要 缺 点 是算 法 但 效率 低 ， 化 耗 时 长 ， 优 而且 随着 波 形 数 量 的增 加 ， 波 形集 相关 性 能 随之变 差 ， 因此 ， 究高 效快 速 的正交 研
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｗ ａ ｅ ｏ ｍ ｄ ｖ ｒ ｉｙ ｓ ｈｅ ｓｒ ｃ ｖｆｒ ｉ ｅ ｓｔ ｉ ｔ ｐｒｍａ ｙ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｉ ｒ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏｆ Ｍ Ｉ Ｏ ｒ ｄ ｒ ｎｄ ｈ ｄｅ ｉ ｎ Ｍ ａ ａ ａ ｔ ｅ ｓ ｇ ｏｆ
ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｖ ｆ ｒ ｓ ｔｉ ｈ ｅ ｏ ｒ ａ ｉｅ Ｍ Ｉ Ｏ ａ ａ ｙ ｔ ｍ． ｔ ｒ ｉ ｔ ｏ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｏ ｓ ｒ ｈ ｇ ｎ ｌｗａ ｅ ｏ ｍ ｅ ｓ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔ ｅ ｌ Ｍ ｚ ｒ ｄ ｒｓ ｓ ｅ Ａｆ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｎ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆｎ ｉｅ
Ｍ Ｉ Ｏ ａ ｒ，ａ ｎ ｗ ｔ ｏ ａ ｅ ｈ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｉ ｏ ｏｓ ｄ ｔ ｓ ｇ ｒ ｈｏ ｏｎ ｖ ｆ ｍ ｏ Ｉ Ｏ Ｍ ｒ ｄａ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｃ ａ ｔｃ ｓ ｑｕ ｎｃ ｓ ｐｒ ｐ ｅ ｏ ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ｇ ａｌｗａ ｅ ｏｒ ｆ ｒ Ｍ Ｍ ｒ ｄ ｒ Ｔｈｅ ｄ ｓｇ ｅ ｕｌｓ ｏ ｎ ｒ ｏ ｖ ｆ ｍ ｅ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｙｐ ｃ ｌｃ ａ ｉ ｅ ｕｅ ｃ ｓａ ｅ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ａａ． ｅ ｉ ｎ ｒ ｓ ｔ ｆｂｉ ａ ｙ ｃ ｄｅｗａ ｅ ｏｒ ｓ ｔｂａ ｅ ｗｏ ｔ ｉａ ｈ ｏｔｃ ｓ ｑ ｎ ｅ ｒ ｉｃ ｓ ｄ． Ｔｈ ｉ ｅ ｓｍｕｌｔｏ ｎｄ ｃ ｔ ｓ ｔ ｕ ｒｏｒｔ ｈａ ａ ｉ ｎｓ ｉ ｉ ａ ｅ ｈｅ ｓ ｐｅ ｉ ｉｙ ｔ ｎ ＧＡ ｎ ａ ｉｈｍｅ ｉ ｆ ｉｉｎｃ ｎ ｉ ｒｔ ｔｃ ｅ ｆｃ ｅ ｙ ａ ｄ ｗａｖ ｆ ｒ ａ ｕｎｔ ｅ ｏ ｍ ｍｏ ． Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｉ ０ ａ ｒ ｃ ａ ｓ， ｒ ｈｏ ｎ ｌｗａ ｅ ｏｒ Ｍ Ｍ ｒ ｄａ ， ｈ ｏ ｏ ｔ ｇｏ ａ ｖ ｆ ｍ

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MIMO雷达正交频分LFM信号设计及性能分析

MIMO雷达正交频分LFM信号设计及性能分析


二项代表了所有可能的互相关输出。 接收信号匹配过程是一个滑动相关的过程，脉 冲将不完全对齐，此时，信号间不再保持正交，信 号间将产生互相关输出，如果互相关峰值或者自相 关旁瓣过高，将会产生虚假目标，或者掩盖临近的 真实弱目标。因而，正交信号设计的目的就是要让 互相关尽可能小，且自相关旁瓣尽可能低。 不同的正交LFM信号参数， 即不同的T、μ 及正 交信号间频率间隔 f p 对正交性，即对 γ n 有不同的影 响。下面将对影响的程度进行分离分辨率 τ dd ≈
1 ，自相关旁瓣 B
2 OFD-LFM信号互模糊函数
2.1 OFD-LFM信号互模糊函数 互模糊函数描述了发射波形间的正交特性及信 号处理对分辨率等系统指标的影响。这些指标只与 发射信号的形式有关， 而与目标特性位置参数无关。 因而， 本文首先对OFD- LFM信号的互模糊函数进行 分析。 假设两个正交的LFM信号 sm (t ) ， sn (t ) 分别为：
⎛t⎞ u (t ) = rect ⎜ ⎟ T ⎝T ⎠ 1 (2)
由式(6)、式(7)可以得到：
χ c (τ , ξ ) =
si 间相互正交，即满足：
∫
T 0
⎧c sm (t ) sn* (t )dt = ⎨ m ⎩0
m=n m≠n
μτ 2 ) 1 j2 π ( f0τ + nf pτ − 1 2 e T c0 b j2 πα t e dt T a
则 sm (t ) 与 sn (t ) 间的互模糊函数定义为
：
值出现的位置； 而
χ c (τ , ξ ) =
∫
∞ −∞
* sm (t ) sn (t − τ )e j2 πξ t dt
(8)
确定了峰值的幅度。 对于 T MIMO雷达，希望互相关影响很小。因而只有 T − τ 要小才能满足。根据sinc函数的性质，当满足：
一种统计多输入多输出雷达正交波形的设计方法

一种统计多输入多输出雷达正交波形的设计方法


ｍｏ ｅ ｓ ｔ ｅ ＭＡＴ ＡＢ ｓ ｆ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｓｍｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｓ ｎ １ Ｔ ｅ ｓ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｄ ｌ ，ｈ Ｌ ｏｔ ｅ ｉ ｓ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｉ ｉ ａ ． ｈ ｉ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｗａ ｇ ｇ ｍｕ ｏ ｓ
机 跳 时处理 ， 用频率 与时 间双分 集 的设 计 ， 生 了多组相 互 正 交 的发射 波形 。在 建 立信 号模 采 产 型的基 础上 ， 用 ＭＡ Ｌ Ｂ软件 对设计 信 号进行 了模 拟仿 真 。理论 分 析 和仿 真 结果表 明 ， 文 利 ＴＡ 该
的设计 方 法可 以产 生 多组相 关值在 一 ５ｄ ２ Ｂ以下的优异 波形 ， 高 了波形 间的正 交性 ， 提 较好 地 解
信与雷达系统 ， 混沌理论 与应用 ， 宽带雷达与超 宽带通信 ， 超 现代信号处 理技术 ， — ｉ：ｌ ｎ ＠ｍ ｉ Ｅｍａ ｙｓ ｇ ａ ． ｌ ｏ ｌ
ｎｕｔｅｕ ｃ 。 ｊ ．ｄ ．ｎ ｓ
总第 １２期 ８
季晨荷
宋耀 良
一种 统计 多输 人多输出雷达正交波形的设计方法
９ ７
是 可 以提高 雷达 探测 性 能 ， 善分 辨率 ， 改 但是 缺点 也 同样存 在 ， 由于发射 波形 高度 相关 ， 带宽 相对 其 窄， 易被 截 获 。 与采 用 相干 处理 的 Ｍ ＭＯ雷达要 求 信号 间较 Ｉ 高 的相 关 性 不 同 ， 统计 ＭＩ ＭＯ雷达 要 求 发射 信 号
一
种 统 计 多 输 入 多输 出 雷 达 正 交 波 形 的 设 计 方 法
季晨荷 ， 宋耀 良
（ 南京理工 大学 电子工程与光 电技术学 院， 江苏 南京 ２ ００ ４ ｔ０ ９ ）
MIMO雷达正交波形集设计_线性调频_相位编码混合波形_牛朝阳

MIMO雷达正交波形集设计_线性调频_相位编码混合波形_牛朝阳

上述文献讨论的都是常规单载频子脉冲相位编码波形这里将其简称为cpc其特点是波形带宽是子脉冲时宽的倒数因为受到实际电路和电子元器件响应速度的限制子脉冲宽度不可能无限窄导致信号带宽有限这样就限制了目标的距离分辨率为了方便实现大带宽高距离分辨率的脉冲压缩信号受到线性调频信号带宽与脉宽关系的启发将线性调频信号与相位编码信号结合起来形成脉内线性调频脉间相位编码的混合波形并设计正交多波形集使之应用于mimo雷达中仿真表明本文所一行对应与一个波形的相位序 （17） 列， 其元素取自于相位集合 φ 。 根据式 （11） 、 （12） 、 （13） ， LFM-PC 波形的自相关 函数可表示为：
A(s n τ ) = χ n (τ 0) =
¥
j2πf d t
]u*(-(τ - t))dt =
j2πf d τ
]*[u( - τ )]
* *u1 (- τ )]*
（10）
ϕ(t) 为相位调制函数， 其中， 对于二相编码信号， 其取
将式 （9） 代入式 （10） 得到：
j2πf d τ j2πf d τ
值为 {ϕ k = 0 π} ， 或者表示为 {c k = e
P-1 k=0
å
χ1(τ - mT p f d ) χ 2 (mT p f d )
（14）
å ck δ(t - kT p)
由式 （14） 很容易得到 LFM-PC 波形的距离模糊 函数和速度模糊函数， 从而可得到 LFM-PC 波形的距 离分辨率和速度分辨率分别为： τd » 1 B fd » 1 PT p （15） （16）
P-1
å ck δ(t - kT p) k=0
则线性调频-相位编码信号的复包络可以写成：
牛朝阳， 张剑云： MIMO 雷达正交波形集设计——线性调频-相位编码混合波形
基于混沌序列的MIMO雷达正交多相码波形设计

基于混沌序列的MIMO雷达正交多相码波形设计

基于混沌序列的MIMO雷达正交多相码波形设计申东;张林让;刘昕;刘楠【期刊名称】《兰州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(047)001【摘要】基于混沌序列的良好相关性和随机性,提出了一种多输入多输出(MIMO)雷达正交多相码的设计方法.通过不同初值迭代得剑混沌序列,经过相应的量化和多相编码得到混沌波形.由于不同混沌波形的自相关旁瓣不相关,因而在使用多脉冲相干累积提高信噪比(SNR)的脉冲体制下,主副瓣比得到提高.最后的仿真结果表明,目标所在多普勒通道的输出具有很好的主副瓣比.%Based on the good autocorrelation and random property of chaotic sequences, a method was proposed to design a polyphase orthogonal code for multiple-input multiple-output (MIMO) radar. Chaotic waveforms could be generated by quantifying and polyphase-coding chaotic sequences from different initial values. Autocorrelation sidelobes of different chaotic waveforms were uncorrelated, so that the mainlobe-to-sidelobe ratio was improved under the pulse system which increased the signal-to-noise ratio (SNR) by using the pulse coherent integration. Finally, the simulation results showed that the output of the Doppler channel where the target was located had a good mainlobe-to-sidelobe ratio.【总页数】6页(P100-105)【作者】申东;张林让;刘昕;刘楠【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理同家重点实验室,西安710071;西安电子科技大学雷达信号处理同家重点实验室,西安710071;西安电子科技大学雷达信号处理同家重点实验室,西安710071;西安电子科技大学雷达信号处理同家重点实验室,西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN957【相关文献】1.基于混沌相位谱调制的MIMO雷达低旁瓣正交波形设计 [J], 杨启伦;李延飞;张续莹2.MIMO 雷达中基于 Hadamard 矩阵的低复杂度正交多相码设计方法 [J], 李奕蓉;郑娜娥;胡捍英3.基于混沌序列的MIMO雷达互补相位编码波形设计 [J], 申东;李楠;李强;张华卫4.基于序列锥规划的MIMO雷达正交连续相位编码波形设计 [J], 黄中瑞;牛朝阳;张剑云5.基于改进Jaya算法的MIMO雷达正交多相码波形设计 [J], 周明月;周建江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。