馮小勤 魏東旭

摘要：傳統(tǒng)近程探測(cè)系統(tǒng)容易受到海雜波的干擾，影響系統(tǒng)對(duì)海面目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別。文章設(shè)計(jì)了一種全新體制的混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)較好的利用了混沌的短時(shí)隨機(jī)性和長時(shí)確定性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確定距測(cè)量，并且有著較強(qiáng)的抗干擾能力。通過仿真，采用零記憶非線性變化法（ZMNL）產(chǎn)生了具有統(tǒng)計(jì)特性的瑞利海雜波，并將之加入目標(biāo)回波中，驗(yàn)證了文章設(shè)計(jì)的復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力。

關(guān)鍵詞：混沌;近程探測(cè);抗干擾;瑞利

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）31-0226-03

1研究背景

無線電近程探測(cè)系統(tǒng)工作在低空狀態(tài)，對(duì)海面目標(biāo)進(jìn)行定距識(shí)別時(shí)，會(huì)接收到較強(qiáng)的海面雜波信號(hào)。強(qiáng)的海面雜波信號(hào)往往會(huì)淹沒真正的目標(biāo)信號(hào)，且目標(biāo)信號(hào)只有在目標(biāo)進(jìn)入近程探測(cè)系統(tǒng)的天線波束主波束范圍內(nèi)才存在，而海面雜波信號(hào)會(huì)出現(xiàn)的更早，將一直持續(xù)到系統(tǒng)工作結(jié)束。無線電近程探測(cè)系統(tǒng)接收到的海面雜波信號(hào)嚴(yán)重干擾目標(biāo)信號(hào)。因此，如何設(shè)計(jì)一種全新體制的探測(cè)系統(tǒng)，能夠克服強(qiáng)的海雜波影響，是近程探測(cè)工作的技術(shù)關(guān)鍵。

文章設(shè)計(jì)了一種基于混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻的復(fù)合近程探測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)較好的利用了混沌的短時(shí)隨機(jī)性和長時(shí)確定性，在常規(guī)線性調(diào)頻的基礎(chǔ)性上對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混沌相位調(diào)制。系統(tǒng)有著較強(qiáng)的定距能力和抗干擾能力。

2混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻系統(tǒng)

混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，它由混沌碼發(fā)生器、線性調(diào)制器、混頻器、相關(guān)器及信號(hào)處理電路等部分組成。

線性調(diào)制器產(chǎn)生一定頻率的線性鋸齒波信號(hào)，此信號(hào)進(jìn)入固態(tài)源，形成受鋸齒波調(diào)制的鋸齒波調(diào)頻信號(hào)u（t）。在時(shí)鐘的作用下，混沌碼產(chǎn)生器通過Logistic映射并整形，生成一定寬度的混沌碼s（t），對(duì)鋸齒波調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)Ut（t）作為經(jīng)過功率放大，作為系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)，由發(fā)射天線輻射到空間中。發(fā)射信號(hào)Ut（t）遇到探測(cè)目標(biāo)后，部分能量被反射并被探測(cè)系統(tǒng)的接收天線接收。將接受到的回波信號(hào)與系統(tǒng)原鋸齒波調(diào)頻信號(hào)Ul（t）進(jìn)行混頻解調(diào)，在混頻器輸出端可解調(diào)出攜帶探測(cè)目標(biāo)距離信息的混沌碼的延時(shí)碼。經(jīng)恒虛警放大后，進(jìn)入相關(guān)器里設(shè)定的相關(guān)碼與信號(hào)相關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定距的目的。

3海雜波的產(chǎn)生

根據(jù)近程探測(cè)系統(tǒng)海雜波產(chǎn)生的機(jī)理，雜波可以分為幅度上服從Rayleigh分布、LogNormal分布、Weibull分布和K分布的雜波，還有功率譜分布上為Gaussian型、Cauchy型、AllPole型的雜波等。

海面目標(biāo)的探測(cè)是近程探測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵分支，實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)是近程探測(cè)研究中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，對(duì)海面目標(biāo)近程探測(cè)系統(tǒng)的研究有著非常重要的指導(dǎo)價(jià)值。然而，由于此數(shù)據(jù)大都對(duì)外保密，所以我們很難得到一手的實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)。所以在相關(guān)研究中，涉及海雜波的相關(guān)研究時(shí)，可以采用仿真的方法產(chǎn)生各式具有統(tǒng)計(jì)特性的海雜波數(shù)據(jù)。海雜波仿真的實(shí)質(zhì)就是產(chǎn)生符合給定統(tǒng)計(jì)特性的雜波序列。常用方法有ZMNL法和SIRP法，即零記憶非線性變化法和球不變隨機(jī)過程法。在此使用ZMNL法實(shí)現(xiàn)雜波仿真。

3.1ZMNL法

ZMNL法即零記憶非線性變化法，此方法的設(shè)計(jì)思路為：首先對(duì)高斯白噪聲進(jìn)行濾波處理，使高斯序列具有一定的相關(guān)性，然后選擇不同參數(shù)的零記憶非線性變換對(duì)此相關(guān)高斯序列進(jìn)行變換，得到各式幅度服從統(tǒng)計(jì)特性的海雜波數(shù)據(jù)。

ZMNL法生成海雜波的具體步驟為：

圖5和圖6中，紅色線為理論的瑞利雜波幅度分布和頻譜，藍(lán)色線為仿真產(chǎn)生。由圖可見仿真產(chǎn)生的瑞利雜波的幅度分布和頻譜均和理論值有著較好的擬合。

4混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻近程探測(cè)系統(tǒng)抗瑞利雜波仿真分析

為了驗(yàn)證文章設(shè)計(jì)的復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)抗瑞利海雜波的性能，我們將瑞利雜波信號(hào)加入探測(cè)系統(tǒng)回波，進(jìn)行仿真。

混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測(cè)系統(tǒng)中，探測(cè)系統(tǒng)和目標(biāo)的初始距離設(shè)為10.5m，探測(cè)系統(tǒng)載體的運(yùn)動(dòng)速度為2000m/s，系統(tǒng)本地延時(shí)50ns;混沌序列采用Logistic混沌，混沌碼元寬度50ns;鋸齒波頻率100kHz，頻偏5MHz;調(diào)制頻率為1GHz。為了更好地驗(yàn)證系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力，瑞利雜波標(biāo)準(zhǔn)差取6。

圖7為仿真產(chǎn)生的混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻近程探測(cè)系統(tǒng)的回波波形，圖8為標(biāo)準(zhǔn)差為6的瑞利雜波波形。

圖9為含有瑞利雜波的探測(cè)系統(tǒng)回波波形，從波形圖可以看出，回波信號(hào)已經(jīng)完全被瑞利海雜波信號(hào)所淹沒。圖10為通過文章近程探測(cè)系統(tǒng)工作后，含有瑞利海雜波的回波信號(hào)解調(diào)波形。

我們將解調(diào)波形和本地的延時(shí)混沌碼進(jìn)行相關(guān)，可以得到圖11的相關(guān)波形。

系統(tǒng)本地延時(shí)50ns，故理論定距距離為7.5m。而由圖11，實(shí)際仿真相關(guān)峰最大值時(shí)間為1.549ms，所以經(jīng)計(jì)算，定距距離為7.402m。在強(qiáng)海雜波干擾下，定距的誤差僅為0.098m，證明了文章設(shè)計(jì)符合近程探測(cè)系統(tǒng)確實(shí)有著較強(qiáng)的抗干擾能力。

5結(jié)束語

文章首先對(duì)混沌調(diào)相鋸齒波調(diào)頻復(fù)合近程探測(cè)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了參數(shù)。推導(dǎo)了ZMNL法產(chǎn)生海雜波的步驟，并用此方法產(chǎn)生了瑞利海雜波，從仿真產(chǎn)生的雜波參數(shù)來看，和理論結(jié)果有著較好的重合度。最后，我們將產(chǎn)生的瑞利海雜波加入設(shè)計(jì)的復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)，通過仿真，驗(yàn)證了此體制近程探測(cè)系統(tǒng)的抗海雜波干擾能力。