本發(fā)明屬于雷達(dá)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種多功能雷達(dá)探測波形生成方法。

背景技術(shù)：

目前學(xué)者們對多功能雷達(dá)探測波形已經(jīng)作了初步的研究，其中隨機(jī)二相調(diào)制編碼波形應(yīng)用最為廣泛，研究發(fā)現(xiàn)隨機(jī)二相調(diào)制編碼波形作為多功能雷達(dá)探測波形時(shí)存在自相關(guān)旁瓣過高、隨機(jī)性程度不高、多功能效果不明顯等不足。二相調(diào)制多功能雷達(dá)探測波形的設(shè)計(jì)問題屬于多項(xiàng)式復(fù)雜度非確定性問題，很難獲得真正意義上的全局最優(yōu)解，只能通過局部最優(yōu)解得到其全局次優(yōu)解。由于傳統(tǒng)隨機(jī)二相調(diào)制編碼波形具有干擾性差、干擾效果不明顯以及自相關(guān)旁瓣過高的缺點(diǎn)，現(xiàn)通過將工作頻段相分離的窄帶線性調(diào)頻波形和寬帶噪聲調(diào)頻波形在時(shí)域上進(jìn)行合成，在頻域上進(jìn)行分離，進(jìn)而得到一種多功能一體化的雷達(dá)探測波形，且易于工程實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多功能雷達(dá)探測波形生成方法，解決了傳統(tǒng)多功能雷達(dá)探測波形的干擾效果不明顯以及自相關(guān)旁瓣過高的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種多功能雷達(dá)探測波形生成方法，包括以下步驟：

S1、在多功能雷達(dá)探測波形的工作頻段范圍內(nèi)隨機(jī)選擇起始頻率，生成窄帶線性調(diào)頻波形；

S2、采用漢明窗對窄帶線性調(diào)頻波形進(jìn)行加窗處理，得到加窗處理的窄帶線性調(diào)頻波形；

S3、生成高斯白噪聲；

S4、對生成的高斯白噪聲進(jìn)行寬帶帶通濾波器處理，生成有色高斯高斯噪聲；

S5、采用寬帶有色高斯噪聲對正弦波的頻率進(jìn)行調(diào)制，生成寬帶噪聲調(diào)頻波形；

S6、對生成的寬帶噪聲調(diào)頻波形進(jìn)行帶阻濾波器處理，得到濾波處理的寬帶噪聲調(diào)頻波形；

S7、將加窗處理的窄帶線性調(diào)頻波形和濾波處理的寬帶噪聲調(diào)頻波形在時(shí)域上進(jìn)行合成，生成多功能雷達(dá)探測波形。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中窄帶線性調(diào)頻波形的數(shù)學(xué)模型為

其中，A_t為線性調(diào)頻波形的幅度、f₀為中心頻點(diǎn)，F(xiàn)s為采樣頻率，k為調(diào)頻斜率，

進(jìn)一步地，所述步驟S2中漢明窗的計(jì)算公式為：

所述窄帶線性調(diào)頻波形S_th(n)通過漢明窗加窗處理后的窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)為S_t(n)＝S_th(n)·W(n·F_s+1)，其中，W表示漢明窗的窗口系數(shù)，F(xiàn)s為采樣頻率，

進(jìn)一步地，所述步驟S3中生成高斯白噪聲的公式為

其中，mean為集合的均值，var為集合的方差，sum(X)表示對集合所有的元素進(jìn)行求和，為服從[0,1]間均勻分布的隨機(jī)變量。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中采用的寬帶帶通濾波器為巴特沃斯濾波器，其階數(shù)為6，截止頻率系數(shù)為(f₂-f₁)/F_s，其中，F(xiàn)s為采樣頻率。

進(jìn)一步地，所述步驟S5中生成寬帶噪聲調(diào)頻波形S_jk(n)的公式為

其中，A_j為噪聲調(diào)頻波形的幅度，f_j為噪聲調(diào)頻波形的起始頻率，k_j為調(diào)頻斜率，

進(jìn)一步地，所述步驟S6中的帶阻濾波器為巴特沃德濾波器，通帶頻率范圍為通帶上限為通帶下限為通帶內(nèi)波紋<3dB，阻帶<-30dB，其中，f₀為中心頻點(diǎn)，B_t帶寬。

進(jìn)一步地，所述步驟S7中生成的多功能雷達(dá)探測波形S(n)的公式為S(n)＝S_t(n)+S_j(n)，其中，S_t(n)為經(jīng)過漢明加窗處理后的窄帶線性調(diào)頻波形，S_j(n)為工作頻段與窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)分離的寬帶噪聲調(diào)頻波形。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明中通過對生成窄帶線性調(diào)頻波形的線性調(diào)頻波形的中心頻點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)生成，并將探測波形隱藏于干擾波形中，提升了雷達(dá)探測波形的干擾性能；通過對窄帶線性調(diào)頻波形進(jìn)行漢明加窗處理，使得多功能雷達(dá)探測波形的自相關(guān)性得到大幅度提高，進(jìn)而提升了多功能雷達(dá)探測波形的探測性能；通過采用巴特沃德濾波器對生成的寬帶噪聲調(diào)頻波形進(jìn)行帶阻濾波處理，使得寬帶噪聲調(diào)頻波形的工作頻率與窄帶線性調(diào)頻波形的工作頻率相分離，有效地提高雷達(dá)探測波形的多功能特性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1多功能雷達(dá)探測波形生成流程圖；

圖2未采用漢明窗加窗處理的自相關(guān)函數(shù)圖；

圖3采用漢明窗加窗處理的自相關(guān)函數(shù)圖；

圖4多功能雷達(dá)探測波形頻譜；

圖5無干擾時(shí)匹配濾波器輸出；

圖6信干比為-5dB時(shí)匹配濾波器輸出。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明為一種多功能雷達(dá)探測波形生成方法，如圖1所示，包括以下步驟：

S1、在多功能雷達(dá)探測波形的工作頻段[f₁ f₂]內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生線性調(diào)頻波形的中心頻點(diǎn)f₀，其次對線性調(diào)頻波形的工作帶寬、脈沖寬度和采樣頻率進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)中心頻點(diǎn)、帶寬和采樣頻率，按照正向調(diào)頻的方式生成窄帶線性調(diào)頻波形；

其中，B_t與[f₁ f₂]的關(guān)系為:

B_t/[f₁ f₂]＜0.1 (1)

窄帶線性調(diào)頻波形數(shù)學(xué)模型為:

式(2)中，A_t為線性調(diào)頻波形的幅度，f₀為中心頻點(diǎn)，f₀～U[f₁ f₂]表示f₀服從[f₁ f₂]間的均勻分布，F(xiàn)s為采樣頻率，k為調(diào)頻斜率，

S2、采用漢明窗對窄帶線性調(diào)頻波形進(jìn)行加窗處理，以提高窄帶線性調(diào)頻波形的自相關(guān)性，增大主旁瓣幅度比，其中，漢明窗計(jì)算公式為：

式(3)中W表示漢明窗的窗口系數(shù)，F(xiàn)s為采樣頻率，

窄帶線性調(diào)頻波形S_th(n)通過漢明窗加窗處理后為：

S_t(n)＝S_th(n)·W(n·F_s+1) (4)

式(4)中S_t(n)表示經(jīng)過漢明加窗處理的窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)；

S3、生成高斯白噪聲的方法為：

從高斯噪聲中產(chǎn)生N_z個(gè)服從[0,1]間均勻分布的隨機(jī)變量

令

假設(shè)集合的均值mean和方差var，則根據(jù)式(6)即可產(chǎn)生高斯白噪聲：

其中，sum(X)表示對集合所有的元素進(jìn)行求和；

S4、產(chǎn)生的高斯白噪聲經(jīng)巴特沃斯濾波器處理生成有色高斯高斯噪聲,其中，巴特沃斯濾波器為寬帶帶通濾波器，其階數(shù)為6，截止頻率系數(shù)為(f₂-f₁)/F_s，F(xiàn)s為采樣頻率；

S5、采用寬帶有色高斯噪聲Gauss_color(n)，對正弦波的頻率進(jìn)行調(diào)制，生成寬帶噪聲調(diào)頻波形S_jk(n)，

其中，

式(7)中，A_j為噪聲調(diào)頻波形的幅度，f_j為噪聲調(diào)頻波形的起始頻率，k_j為調(diào)頻斜率，

S6、對生成的寬帶噪聲調(diào)頻波形S_jk(n)進(jìn)行帶阻濾波處理，得到工作頻段與窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)分離的寬帶噪聲調(diào)頻波形S_j(n)，其中帶阻濾波所采用的帶阻濾波器為巴特沃德濾波器，通帶范圍為通帶上限為通帶下限為通帶內(nèi)波紋<3dB，阻帶<-30dB，其中，f₀為中心頻點(diǎn)，B_t帶寬；

S7、將窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)和寬帶噪聲調(diào)頻波形S_j(n)在時(shí)域上進(jìn)行合成，生成多功能雷達(dá)探測波形S(n)，其數(shù)學(xué)模型如下：

S(n)＝S_t(n)+S_j(n) (8)

式(8)中S_t(n)為經(jīng)過漢明加窗處理后的窄帶線性調(diào)頻波形，S_j(n)為工作頻段與窄帶線性調(diào)頻波形S_t(n)分離的寬帶噪聲調(diào)頻波形。

下面以脈沖寬度為5us，窄帶線性調(diào)頻中心頻率為2MHz，帶寬為4MHz，寬帶噪聲調(diào)頻波形工作頻段為5-200MHz，采樣頻率為1000MHz的多功能雷達(dá)探測波形為例，分析其探測性能和干擾性能。

通過自相關(guān)特性分析多功能雷達(dá)探測波形的探測性能，如圖2、3所示，通過對線性調(diào)頻波形進(jìn)行未加窗處理和加窗對比處理，可明顯得出，加窗處理后的主瓣高出旁瓣15dB的幅度，通過加窗處理大大提高了多功能雷達(dá)探測波形的探測性能，如圖4所示，多功能雷達(dá)探測波形的線性調(diào)頻波形頻譜和噪聲調(diào)頻波形頻譜在頻域上完全分離，能有效提高多功能雷達(dá)探測波形回波處理的增益。

對多功能雷達(dá)探測波形的干擾性進(jìn)行分析，設(shè)被干擾波形為13位巴克碼信號，子脈沖寬度為0.5us，脈寬為5us，采樣頻率為100MHz，載頻為30MHz；且在13.5km處有一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，對上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，分別在無外部干擾和信干比取-5dB情況下，13位巴克碼信號受到多功能雷達(dá)探測波形干擾，回波波形匹配濾波后的效果分別為圖5、圖6，可見，無外部干擾時(shí)，匹配濾波輸出旁瓣較低，主旁瓣差達(dá)到23dB左右；當(dāng)信干比為-5dB時(shí)，主旁瓣難以辨別，干擾效果較明顯。

本發(fā)明中通過對生成窄帶線性調(diào)頻波形的線性調(diào)頻波形的中心頻點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)生成，并將探測波形隱藏于干擾波形中，提升了雷達(dá)探測波形的干擾性能；通過對窄帶線性調(diào)頻波形進(jìn)行漢明加窗處理，使得多功能雷達(dá)探測波形的自相關(guān)性得到大幅度提高，進(jìn)而提升了多功能雷達(dá)探測波形的探測性能；通過采用巴特沃德濾波器對生成的寬帶噪聲調(diào)頻波形進(jìn)行帶阻濾波處理，使得寬帶噪聲調(diào)頻波形的工作頻率與窄帶線性調(diào)頻波形的工作頻率相分離，有效地提高雷達(dá)探測波形的多功能特性。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。