混沌信号在雷达中的应用是混沌在信息工程领域应用的其中一个重要方面,尽管混沌应用于雷达中的研究比它应用于通信中的研究要晚一些,但是发展速度并不逊色。由于混沌信号的初值敏感性,其具有连续的功率谱以及其类噪声特性,我们一般会将混沌雷达视为噪声雷达的一种。作为噪声雷达的一种,混沌雷达具有同噪声雷达一样很好的距离速度分辨力、图钉型的模糊函数、良好的抗干扰能力以及电磁兼容能力(EMC)能力[11,12],其非周期性有效地避免了距离模糊的发生,降低了它被侦察接收机截获的可能性,实现了对远距离高速运动目标的测量,解决了多普勒敏感等困难等;并且,混沌信号也避免了噪声信号产生、复制和应用都相对困难的缺点。即使同一个噪声源也不会产生完全一样的噪声,因此,我们通常采用伪随机信号来替代噪声信号。28433
混沌信号的实质是确定的信号,从统计特性的角度,类似随机信号,其相关性能良好,是适宜的伪随机信号。混沌信号不仅具有噪声信号的优点,并且如果一个混沌系统的初始值、参数相同,产生的混沌信号也完全相同,可见混沌信号的产生、复制和应用都比噪声信号要方便很多。除此之外,混沌同步的应用还可以提高测量多普勒频移的精度和系统的抗噪声能力[13,14],从而可以得到更高质量的处理信号。论文网
现阶段,混沌在雷达中的应用主要体现在以下几个方面。第一,目标识别。由于杂波具有分形特征,而表面光滑的物体目标回波不具有分形特征,利用这一差别,可以采用G-P 算法识别目标;第二,可以利用杂波的特性进行动力学建模[3],例如海杂波的混沌模型,经过神经网络等技术的合理利用,能够成功地提取出淹没在海杂波中的微弱目标;第三,充分利用混沌信号宽频的类噪声优势,可以设计出性能良好的混沌雷达信号,这种雷达信号不但具有可以获得较高距离和速度分辨力的近似图钉型的模糊函数,与此同时,它还具有很好的 LPI 特性,因而具有非常广阔的应用前景。
近几年来,混沌调频、调相雷达是第三类应用的一个热点[4-10],[15-18],文献[4]中介绍了 Logistic、Bernulli、Tent、Quadratic 等离散混沌调频信号,它们都具有类似高斯调频信号的模糊函数,其中以 Bernulli 信号的自相关性能最为突出,这使其在雷达成像仿真中体现了很好的效果;文献[5]将混沌调频信号用在了点目标雷达成像上,对Bernulli 调频信号的脉冲压缩波形旁瓣等相关特性进行了理论分析和仿真,最终获得了优于比传统线性调频雷达信号的成像效果;文献[7]采用神经网络对混沌调频雷达信号进行了旁瓣抑制,理论和仿真结果同时表明,混沌信号在经过处理以后,能够在多目标的检测环境中得到更好的距离分辨力;文献[8]推导出了混沌序列的李雅普诺夫指数,并验证出随着混沌系统的李雅普诺夫指数增加,混沌调频信号的自相关函数旁瓣降低,功率谱也变得平坦。文献[9]则研究了超混沌调相信号的自相关性能、互相关性能和电子抗干扰性能,在干扰存在的SAR成像中,线性调频波被欺骗因而无法识别目标的情况下,超混沌信号依然可以准确地识别出目标。文献[10]通过对Full Logistic序列进行二值量化而得到大量混沌二相码雷达信号,经过筛选,得到了自相关函数旁瓣很低的雷达信号,并且同样具有图钉型的模糊函数和良好的抗干扰能力。
随着人们对混沌雷达理论逐渐的深入研究和不断的实践,混沌技术用于雷达领域必将成为未来发展趋势。
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