專利名稱：用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達調(diào)相信號源的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法。
雷達主要是用來測速度和測距離，那么雷達定位的準確度和精確性是極為重要的。如

圖1所示，測距/測速雷達是這樣工作的為測量一飛行體的距離或速度，首先由射頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一射頻信號，并將該射頻信號送入調(diào)相電路中，此時將高速隨機碼也送入該調(diào)相電路中，在調(diào)相電路中將該高速隨機碼調(diào)制到所述的射頻信號上，調(diào)制完成后將帶有高速隨機碼的射頻信號輸出至發(fā)射電路中，由收發(fā)天線發(fā)射出去，當該信號碰到所測物體時會返回一信號回波，該信號回波通過收發(fā)天線接收后送至回波解調(diào)和放大電路中，經(jīng)過回波解調(diào)和放大電路對信號回波的放大、解調(diào)，所得到的信號便可在信號處理單元中進行各種所需的處理，最后將結(jié)果顯示出來。
最早雷達的調(diào)相信號源采用偽隨機碼，其定位的準確度非常差，會有很大的誤差范圍。比如在測距時要測150米處的一個物體，采用偽隨機碼做調(diào)相信號源測出的結(jié)果會在150米左右范圍內(nèi)都有假回波信號，產(chǎn)生了“距離模糊”?，F(xiàn)在，在雷達應用領(lǐng)域已經(jīng)用隨機碼取代了偽隨機碼，其優(yōu)點在于消除了原有的距離模糊問題，提高了測距的準確性。但其精度還是不夠，現(xiàn)在所用到的最高速的隨機碼脈寬僅為100ns，那么對應測距的精度只有15米；而且現(xiàn)有的生成隨機碼的方式大多采用模擬電路，其可靠性不高。針對該問題，曾在中國專利CN00109204.9中提出了一種用高頻三極管產(chǎn)生高速隨機碼的方法，使用該方法可將高速隨機碼的脈寬降為50ns。但是，高速隨機碼的統(tǒng)計特性是不可控制，也不可以重復產(chǎn)生的，那么，每次產(chǎn)生的高速隨機碼無論其統(tǒng)計特性好與不好，都只能一次性使用，不可能保留住或再現(xiàn)統(tǒng)計特性好的高速隨機碼；而且每次產(chǎn)生的高速隨機碼的統(tǒng)計特性都是不一樣的，致使測量的結(jié)果精度也不一致，有好有壞，無法人為控制。另一方面，目前混沌電路產(chǎn)生的混沌碼脈寬均為毫秒量級，速率太低，不可能滿足測速和測距雷達對高速的要求標準。
鑒于上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提出一種用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法，使得測距/測速雷達測量結(jié)果的可靠性、準確度和精度更高。
本發(fā)明進一步的目的是采用高速混沌碼做雷達的調(diào)相信號源，其可重復實現(xiàn)，并且可人為控制，使得使用者操作更為方便。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法，該方法包括以下的步驟1)輸入選定的非線性方程及可產(chǎn)生混沌碼的參數(shù)；2)高速數(shù)字信號處理芯片根據(jù)所輸入的非線性方程和參數(shù)進行計算、比較后，得到高速混沌碼，并將其輸出；3)將該高速混沌碼同時送入雷達的調(diào)相電路及信號處理單元中。
其中，該非線性方程可為一迭代方程，那么輸入?yún)?shù)時至少要輸入迭代方程的系數(shù)λ、初值X0以及基準值X’。
在高速數(shù)字信號處理芯片中進行的計算是指根據(jù)所輸入的方程及參數(shù)來算出該方程的一組解，比較是指將由非線性方程計算所得的每個解分別與所輸入的基準值X’進行比較，以得到0、1序列，構(gòu)成高速混沌碼。另外，該高速數(shù)字信號處理芯片還可進一步外接一存儲器。
所述的信號處理單元可進行相關(guān)運算、頻譜分析、數(shù)據(jù)重排、恒虛警等等多種所需的運算。
本發(fā)明所提出的用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法，其具有以下的優(yōu)點
(1)由于該方法中采用了數(shù)字電路來生成高速混沌碼，因此與模擬電路生成的高速隨機碼相比，采用高速混沌碼做雷達的調(diào)相信號源其可靠性更高。
(2)由于該方法中產(chǎn)生高速混沌碼所采用的芯片是高速數(shù)字處理芯片，其計算速度可達到16億次/秒，因此所得到的高速混沌碼的脈寬可達到50ns以下，使得雷達測距的精度提高到了7.5米以下。
(3)該方法采用了混沌碼，所謂混沌碼就是非線性方程在一定條件下產(chǎn)生的內(nèi)部隨機性的現(xiàn)象?；煦绱a與隨機碼相比具有同樣好的隨機性，但隨機碼是用穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生的，所產(chǎn)生的隨機碼是不可控制的；而混沌碼由于是用可控制參數(shù)的非線性方程產(chǎn)生的，故其是可控制、可選擇的，并可通過控制參數(shù)重復實現(xiàn)所需統(tǒng)計特性的混沌碼。因此，在實際應用中，如果想重復使用同一種具有良好統(tǒng)計特性的混沌碼時，就可以通過輸入曾產(chǎn)生該混沌碼的方程參數(shù)，即可再次產(chǎn)生同樣的混沌碼，這對使用者而言是非常方便、實用的。
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的工作原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的工作原理框圖。
圖3為本發(fā)明中生成高速混沌碼的原理示意圖。
參見圖2所示，測距/測速雷達是這樣測量待測物體的距離或速度的首先由射頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一射頻信號，并將該射頻信號送入一調(diào)相電路中，此時將由高速數(shù)字信號處理芯片(DSP)所生成的高速混沌碼也送入該調(diào)相電路中，在調(diào)相電路中將該高速混沌碼調(diào)制到所述的射頻信號上，調(diào)制完成后將帶有高速混沌碼的射頻信號輸出至發(fā)射電路中，由收發(fā)天線發(fā)射出去，當該信號碰到待測物體時會返回一信號回波，該信號回波通過收發(fā)天線接收后送至回波解調(diào)和放大電路中，回波解調(diào)和放大電路先將收到的信號回波放大，然后解調(diào)信號回波，解調(diào)后的信號經(jīng)過再放大即可送至信號處理單元中進行所需的各種信號處理、計算，最后將測得的距離或速度結(jié)果顯示出來。如果本次測量是測待測物的距離，則在信號處理單元做相關(guān)運算，所謂相關(guān)運算就是將返回信號的碼子與參照碼子每隔固定的脈寬運算一次。比如要測一待測物體的距離，那么返回信號與做調(diào)相信號源的高速混沌碼進行相關(guān)運算，即每50ns將碼子運算一次，經(jīng)過約1.8萬次運算以后便能準確、可靠地定出待測物體的距離，因為50ns的脈寬對應的測距精度為7.5米，則可確定該物體距測量點的距離為150米，其誤差在7.5米以下。由于在相關(guān)運算時要以做調(diào)相信號源的高速混沌碼作為參照碼子，因此必須要采用與當初輸入調(diào)相電路一致的高速混沌碼，故此高速混沌碼要同時送給調(diào)相電路和信號處理單元。如果本次測量是為測待測物的速度，則在信號處理單元要對返回信號進行頻譜分析(FFT)。在該信號處理單元還可以做數(shù)據(jù)重排、恒虛警等多種運算，其中數(shù)據(jù)重排是將測到的所有數(shù)據(jù)打亂順序重新排列，然后再進行比對運算，其是為了更準確、可靠地得出所要的結(jié)果；恒虛警是一種為了盡可能減少錯誤報警的運算，它可將錯誤報警降低到10-6以下。
如圖3所示，本發(fā)明是采用高速數(shù)字信號處理芯片來產(chǎn)生高速混沌碼，該高速數(shù)字信號處理芯片的處理速度可以達到16億次/秒，因此，所產(chǎn)生的高速混沌碼的脈寬可在50ns以下，相應的雷達測距精度為7.5米以下。如要測150米處的一物體，只需要做約1.8萬次相關(guān)運算，即測距運算就可測到目標，且其精度為150±7.5米。本發(fā)明的高速混沌碼是這樣產(chǎn)生的首先輸入一選定的非線性方程，同時輸入產(chǎn)生混沌碼所需的參數(shù)；然后在高速數(shù)字信號處理芯片中進行計算、比較，就可得到高速混沌碼。具體地說，選定一非線性方程為迭代方程Xn+1＝λXn(1-Xn)，同時輸入λ＝4，X0＝0.3，X’＝0.5，其中對于該迭代方程而言，λ的值在3.6～4之間都可以產(chǎn)生混沌碼，所輸?shù)腦0的值在0～1之間，而X’的值是在0.5附近適當調(diào)整。在高速數(shù)字信號處理芯片中，將λ和X0的值帶入方程可計算出該迭代方程的一組解X1....Xn，其中Xn的范圍在0～1之間。所得的每個Xn的值均與X’進行比較，比X’大的記為1，比X’小的記為0，如此就可得到一0、1序列，該0、1序列即構(gòu)成高速混沌碼。如上所述，λ、X0和X’的值都是可在適當范圍內(nèi)任意給定的，因此就可控制產(chǎn)生不同統(tǒng)計特性的高速混沌碼，另一方面，如果用哪個值產(chǎn)生的高速混沌碼所得到的測量結(jié)果好，就可以記住產(chǎn)生該高速混沌碼的λ、X0和X’的值，下次再輸入同樣的值便可產(chǎn)生同樣特性的高速混沌碼。如果在生成過程中發(fā)現(xiàn)哪一段碼的特性好，也可以記住此時的Xn值，下次可選擇此值為X0，由此可選擇的得到統(tǒng)計特性良好的高速混沌碼。為了使得到的0、1序列中0與1的比例達到所需的要求，還可適當?shù)恼{(diào)低或調(diào)高X’的值，以此得到統(tǒng)計特性良好的高速混沌碼。
由此可見，采用高速混沌碼作為測距/測速雷達的調(diào)相信號源對使用者而言是非常方便、實用的，它既可選擇，又可控制，并可重復實現(xiàn)，因而使雷達的測量結(jié)果精度更高、可靠性更好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施而已，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法，其特征在于該方法包括以下的步驟1)輸入選定的非線性方程及可產(chǎn)生混沌碼的參數(shù)；2)高速數(shù)字信號處理芯片根據(jù)所輸入的非線性方程和參數(shù)進行計算、比較后，得到高速混沌碼，并將其輸出；3)將該高速混沌碼同時送入雷達的調(diào)相電路及信號處理單元中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的非線性方程可為一迭代方程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟1中所述的參數(shù)輸入至少要輸入迭代方程的系數(shù)λ、初值X0以及基準值X’。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2中所述的計算是指根據(jù)所輸入的方程及參數(shù)來算出該方程的一組解，比較是指將由非線性方程計算所得的每個解分別與所輸入的基準值X’進行比較，以得到0、1序列，構(gòu)成高速混沌碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的信號處理單元可進行相關(guān)運算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的信號處理單元還可進行數(shù)據(jù)重排、頻譜分析和恒虛警運算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的高速數(shù)字信號處理芯片還可進一步外接一存儲器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用高速混沌碼做雷達調(diào)相信號源的方法,該方法包括以下的步驟:1)輸入選定的非線性方程及可產(chǎn)生混沌碼的參數(shù);2)高速數(shù)字信號處理芯片根據(jù)所輸入的非線性方程和參數(shù)進行計算、比較后,得到高速混沌碼,并將其輸出;3)將該高速混沌碼同時送入雷達的調(diào)相電路及信號處理單元中。使用該方法可使測距/測速雷達的測量結(jié)果更精確、更可靠。
文檔編號G01S7/03GK1335516SQ0012137
公開日2002年2月13日 申請日期2000年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月25日
發(fā)明者董永紅, 余道衡 申請人:北京聞亭科技發(fā)展有限責任公司