本发明专利技术公开一种基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法及装置，首先，基于混沌编码系统的工作原理，给出包含混沌频率编码序列生成和混沌相位编码序列，据此，进行脉内相位编码、脉间频率编码，设计混沌复合编码探干一体化波形；然后，利用模糊函数和基于Wigner谱的干扰性能表征参量分别衡量一体化波形的探测和干扰性能；最后，针对所设计波形，仿真对比单一和复合编码方式在探测性能和干扰性能上的优劣。本发明专利技术设计的混沌复合编码一体化波形的模糊函数图呈现良好“图钉状”，具有较好的距离和速度分辨力；干扰性能指标能够正确表征波形干扰性能，复合编码方式在干扰性能上优于单一编码方式。一编码方式。一编码方式。
【技术实现步骤摘要】
一种基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法及装置
[0001]本专利技术属于复杂编码的宽带雷达波形设计领域，具体涉及一种基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法及装置。
技术介绍
[0002]随着现代战争的信息化水平越来越高，作战平台所处的生存环境愈发恶劣，因此，未来武器装备的发展越来越呈现一机多能的趋势。其中，设计集探测和干扰功能于一体的发射波形是实现雷达与侦察干扰机一体化的关键之一，这种共享发射信号可以利用强干扰信号进行隐蔽探测，使敌方平台误以为截获的信号仅是干扰信号，因而具备优良的低截获概率性能。
[0003]随机信号雷达方面的研究是探干一体化波形设计的基础研究之一，已有国内外学者的大量研究成果。2014年，Zhou等人提出一种随机空时编码方法，该方法通过随机排列矩阵乘以随机对角相位矩阵来调制指定的波形，有效抑制了MIMO雷达波形的自相关旁瓣电平。2017年，Leandro等人推导了随机调频波形的窄带模糊函数的闭合表达式，从而随机调频波形的多普勒容忍性得以正确评估。2019年，为了抑制来自另一部FMCW雷达的相同调制参数的非期望干扰信号，Yusuke等人提出了一种具有随机重复间隔的发射Chirp波形，仿真结果表明该方法能有效抑制干扰信号。2021年，Long等人研究了随机频率和脉冲重复间隔捷变信号的模糊函数，得到了模糊函数的期望和方差的解析表达式，以此确定了射频识别关键指标与上述信号波形参数之间的直接关系。
[0004]另外，混沌系统的输出具有有界性、非周期性和初值敏感性等特点，使其调制所得的混沌波形具有许多理想的雷达特性，混沌理论已广泛地应用于雷达系统。2014年，Zhang等人提出一种适用于宽带成像的基于混沌的随机步进频率雷达，该雷达系统不仅能在无随机噪声时实现距离像的快速匹配滤波，还具有较好的抗单频干扰性能。2018年，Hong等人提出了一种用于MIMO雷达的空时互补编码正交混沌相位编码波形设计框架，仿真表明所设计波形的匹配滤波输出具有较低的旁瓣电平，且对多普勒相移几乎不敏感。2020年，针对雷达通信一体化系统波形设计问题，Chandra等人提出了一种控制混沌轨迹的新方法，该方法通过调整二进制信息的轨迹，将其编码为混沌状态，选取状态变量，生成受控混沌调频波形，用于联合雷达通信系统信号传输。
[0005]已有与探干一体化波形设计直接相关的文献仍然稀少，而上述波形设计方法仅考虑探测波形的探测、抗干扰等性能，未将波形相对于雷达接收机的干扰性能纳入考量范围。因此，寻求一种集探测和干扰功能为一身的共享雷达波形，则是现有技术中有待解决的问题。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：针对单一频率、相位编码与复合编码雷达波形，综合考虑其探测性能和干扰性能，设计一种性能优良的探测干扰一体化波形。
[0007]技术方案：本专利技术提供一种基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法，具体包括以下步骤：
[0008](1)离散混沌系统生成混沌序列，以索引值映射和量化取整方式分别得到频率和相位编码序列；
[0009](2)基于混沌序列，对采样子脉冲内部相位编码，子脉冲之间频率编码的编码方式设计复合编码探测干扰一体化波形，给出一体化波形的时频域表达式；
[0010](3)根据单一频率和相位编码波形的模糊函数，分别记为χ
v1
(τ,ξ)和χ
v2
(τ,ξ)，写出步骤(2)所述的复合编码探测干扰一体化波形的模糊函数χ
v
(τ,ξ)；
[0011](4)基于高斯白噪声集合推导标准Wigner矩阵的渐近谱积累分布函数P1(x)，待评估波形样本集加噪后构造的Wigner矩阵的渐近谱累计分布式函数为P2(x)，P1(x)与P2(x)之间的KL距离D
KL
(P1||P2)记为干扰性能表征；
[0012](5)通过模糊函数和KL距离分别分析一体化波形的探测性能和干扰性能。
[0013]进一步地，所述步骤(2)实现过程如下：
[0014]单一相位编码波形的基带时频域表示为：
[0015][0016]其中，表示第n个子脉冲相位，每个子脉冲相位有M个可选相位；T
p
表示子脉冲宽度；P表示混沌映射产生的相位序列长度；
[0017]单一频率编码波形的基带时频域表示为：
[0018][0019]其中，T
f
表示子脉冲宽度；F表示用于编码的混沌序列长度；c
m
Δf表示第m个子脉冲的频率值，c
m
表示混沌序列第m位的值，Δf表示频率跳变的单位步长，通常取Δf＝1/T
f
；
[0020]一体化波形的时频域表达式：
[0021][0022]其中，s
p
(t)表示混沌相位编码波形的复包络，s
f
(t)表示混沌频率编码波形的复包络，S
p
(f)表示s
p
(t)的频谱，S
f
(f)表示s
f
(t)的频谱。
[0023]进一步地，所述步骤(3)实现过程如下：
[0024]单一频率编码波形的模糊函数为：
[0025][0026][0027]单一相位编码波形的模糊函数χ
v2
(τ,ξ)为：
[0028][0029][0030][0031]其中，表示对τ求卷积；{Φ
mn
}表示混沌相位编码序列{exp(jφ(k))}的模糊函数，表达式为：
[0032][0033]复合编码探测干扰一体化波形的模糊函数表达式为：
[0034][0035]进一步地，步骤(4)所述干扰性能表征D
KL
(P1||P2)为：
[0036][0037]其中，基于高斯白噪声所得标准Wigner矩阵的渐近谱积累分布函数P1(x)，待评估波形样本集加噪后所构造的Wigner矩阵的渐近谱累计分布式函数为P2(x)；p1(x)和p2(x)分别为P1(x)和P2(x)的概率密度函数，p2(x)为p1(x)的近似概率分布；利用概率积分变换构建一个与{x(n),n＝1,2,...,l}等价的数据集{z(n)＝P1(x(n)),n＝1,2,...,l}，从而数据集{z(n)＝P1(x(n)),n＝1,2,...,l}所来自的随机变量Z服从均匀分布U[0,1]；将区间[0,1]分割为K份，分割点记为u
k
(k＝0,1,2,...,K)，且满足0＝u0＜u1＜u2＜...＜u
K
＝1，当K
→
∞时，有|u
k
‑
u
k
‑1|
→
0，此时KL距离计算可转化上式形式。
[0038]进一步地，所述步骤(5)实现过程如下：
[0039]若波形的模糊函数图具有细窄的尖峰，且有着相对平坦近似于无的旁瓣，近似于“图钉状”，越接近该形状，波形具备本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)离散混沌系统生成混沌序列，以索引值映射和量化取整方式分别得到频率和相位编码序列；(2)基于混沌序列，对采样子脉冲内部相位编码，子脉冲之间频率编码的编码方式设计复合编码探测干扰一体化波形，给出一体化波形的时频域表达式；(3)根据单一频率和相位编码波形的模糊函数，分别记为和写出步骤(2)所述的复合编码探测干扰一体化波形的模糊函数χ
v
(τ,ξ)；(4)基于高斯白噪声集合推导标准Wigner矩阵的渐近谱积累分布函数P1(x)，待评估波形样本集加噪后构造的Wigner矩阵的渐近谱累计分布式函数为P2(x)，P1(x)与P2(x)之间的KL距离D
KL
(P1||P2)记为干扰性能表征；(5)通过模糊函数和KL距离分别分析一体化波形的探测性能和干扰性能。2.根据权利要求1所述的基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法，其特征在于，所述步骤(2)实现过程如下：单一相位编码波形的基带时频域表示为：其中，表示第n个子脉冲相位，每个子脉冲相位有M个可选相位；T
p
表示子脉冲宽度；P表示混沌映射产生的相位序列长度；单一频率编码波形的基带时频域表示为：其中，T
f
表示子脉冲宽度；F表示用于编码的混沌序列长度；c
m
Δf表示第m个子脉冲的频率值，c
m
表示混沌序列第m位的值，Δf表示频率跳变的单位步长，通常取Δf＝1/T
f
；一体化波形的时频域表达式：其中，s
p
(t)表示混沌相位编码波形的复包络，s
f
(t)表示混沌频率编码波形的复包络，
S
p
(f)表示s
p
(t)的频谱，S
f
(f)表示s
f
(t)的频谱。3.根据权利要求1所述的基于混沌编码的探测干扰一体化波形设计方法，其特征在于，所述步骤(3)实现过程如下：单一频率编码波形的模糊函数为：为：单一相位编码波形的模...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪飞，陈义源，时晨光，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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