（通信与信息系统专业论文）uwb组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究.pdf

硕士论文u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 摘要 超宽带雷达组网具有很高的目标定位精度和目标成像分辨率，因此在区域预警、人 员搜救和反恐等领域有广泛的应用前景。超宽带雷达自组网是超宽带雷达组网技术发展 的趋势。但由于传统组网雷达采用不同的设备和频段进行雷达目标探测和通信，不仅增 加了雷达系统的重量和成本，而且还占用了大量的空间和资源，严重削弱了雷达的机动 性，使得雷达系统的综合对抗能力大大下降。雷达波形和通信信号一体化设计是当前雷 达领域研究的热点问题，本文主要研究基于超宽带雷达自组网背景的雷达和通信波形一 体化设计方法。 首先，本文根据超宽带组网雷达对波形设计电磁兼容性的要求，在分析了常规脉冲 体制超宽带组网雷达信号时频域交叠严重和站点之间干扰严重的问题基础上，研究了基 于伪随机序列和混沌联合调制的新型复合波形设计方法。在此基础上，本文重点研究了 基于o f d m 思想的波形设计方法，提出了一种基于正交载波编码的超宽带波形设计方法。 理论分析和仿真结果表明这两种波形具有很好的自相关和互相关特性。接着，针对雷达 通信一体化要求，研究了基于本文所提出的两种超宽带正交波形的信息调制和解调的方 法，分析了雷达通信一体化设计波形的相关性能、模糊函数，以及信息调制对模糊特性 的影响。最后探讨了一种适合雷达组网中通信的数据帧设计方法。 关键字：超宽带，雷达组网，波形设计，雷达通信一体化，模糊函数 硕士论文 a b s t r a c t u w br a d a rn e t w o r kh a sah i g h - p r e c i s i o no ft a r g e tl o c a t i o na n dh i g hr e s o l u t i o no f i m a g i n g ，s oi t h a saw i d e l ya p p l i c a t i o np r o s p e c ti n r e g i o n a ls u r v e i l l a n c e ，r e s c u i n ga n d a n t i t e r r o r i s m u w br a d a ra dh o en e t w o r ki st h et r e n do fu w br a d a rn e t t i n gt e c h n o l o g y b 此 b e c a u s et h et r a d i t i o n a lr a d a rn e t w o r k su s ed i f f e r e n te q u i p m e n ta n df r e q u e n c yf o rr a d a ra n d c o m m u n i c a t i o n , i tn o to n l yi n c r e a s e st h er a d a rs y s t e m sw e i g h ta n dc o s t ，b u ta l s ot a k e su pa l o to fs p a c ea n dr e s o u r c e s ，s oi t sm a n e u v e r a b i l i t ya n dc o m p r e h e n s i v ec o u n t e r m e a s u r ea b i l i t y d r o pg r e a t l y r a d a rw a v e f o r ma n dc o m m u n i c a t i o ns i g n a li n t e g r a t i o nd e s i g ni sc u r r e n t l yah o t i s s u ei nt h ef i e l do fr a d a r r e s e a r c h e so ft h i st h e s i sm a i n l yf o c u so nt h em e t h o do fr a d a r w a v e f o r ma n dc o m m u n i c a t i o ns i g n a ji n t e g r a t i o nd e s i g nb a s e do nu w br a d a ra dh o cn e t w o r k f i r s t l y , a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t so fe l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t yo fw a v e f o r mi n u w br a d a rn e t w o r k , t h i st h e s i sr e s e a r c ht h em e t h o do fw a v e f o r md e s i g nw h i c hu s e sr a n d o m s e q u e n c e sa n dc h a o t i cm o d u l a t i o n sa f t e ra n a l y z i n gt h es t a t eo ft i m ea n df r e q u e n c yo v e r l a pi n c o n v e n t i o n a lp u l s er a d a r t h i st h e s i sf o c u s e so nt h er e s e a r c ho fw a v e f o r md e s i g nm e t h o d a c c o r d i n gt ot h ei d e ao fo f d m ，p u tf o r w a r dn e wu w b w a v e f o r md e s i g nm e t h o d sb a s e do n o r t h o g o n a lc a r t i e rc o d i n g t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h et w o w a v e f o r m sh a v ev e r yg o o da u t o - c o r r e l a t i o na n dc r o s s c o r r e l a t i o np r o p e r t i e s t h e n ，a c c o r d i n g t or e q u i r e m e n to fr a d a ri n t e g r a t e dc o m m u n i c a t i o n ，t h i st h e s i sr e s e a r c h e st h em e t h o do f i n f o r m a t i o nm o d u l a t i o na n dd e m o d u l a t i o nb a s e do nt w ou w bw a v e f o r m s ， a n a l y s e s c o r r e l a t i o np e r f o r m a n c e ，f u z z yf u n c t i o na b o u tw a v e f o r m sd e s i g n e db yr a d a ri n t e g r a t e d c o m m u n i c a t i o n , a sw e l la si n f l u e n c eo ff u z z yc h a r a c t e r i s t i c sa f t e ri n f o r m a t i o nm o d u l a t e d f i n a l l yt h i st h e s i sp r e s e n t sas u i t a b l ed a t af r a m es t r u c t u r ef o rr a d a rn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n k e y w o r d s ：u w b ，r a d a rn e t w o r k s ，w a v e f o r md e s i g n , r a d a ri n t e g r a t e dc o m m u n i c a t i o n , f u z z yf u n c t i o n i i 硕士论文 u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 1 绪论 1 1 研究背景和意义 雷达( r a d a r ) 是无线电探测和定位( r a d i od e t e c t i o na n dr a n g i n g ) 几个英文单词的缩 写。雷达通过向特定区域发射电磁波来搜索目标，并从反射回来的电磁波中提取出距离、 速度等目标信息【l j 。从上个世纪二十年代诞生第一部雷达开始，雷达经历将近一个世纪 的发展，由最开始的简单脉冲雷达发展到脉冲多普勒、合成孔径、相控阵等复杂体制。 但与之相对应是雷达应用的环境也在不断恶化，雷达面临着反辐射导弹、电子干扰、超 低空突防等威胁。单部雷达在探测能力和电子防御上都有很大的局限性，已经不能满足 作战的要求了，因此当前已经发展到雷达网络化的阶段。 所谓雷达组网，就是在一定区域中将不同的雷达进行合理的布局，并且通过网络来 进行数据的共享和信息的融合，从而能够获得比单部雷达更加精确的目标状态，并且还 能实现对整个战场的态势和威胁的综合评估。雷达组网可以在一定程度上克服单部雷达 在探测能力和电子防御上的局限性，改善雷达的作战性能，具体表现有以下几个方面 1 2 4 ： ( 1 ) 雷达组网可以实现资源的共享，并且通过数据融合等技术，可以提高雷达探测 的精度。 ( 2 ) 单部雷达在时域、空域和频域覆盖能力有限，而雷达组网则增加了雷达的覆盖 能力，使得目标的发现概率大大提高。 ( 3 ) 雷达组网中不同的雷达可以从不同是视角探测目标，减少了目标闪烁和衰落的 影响，并且由于隐形目标( 比如隐形飞机) 往往会有隐形缺口，通过不同视角的探测， 可以提高反隐形能力。 ( 4 ) 由于雷达组网中各个雷达采用的是不同体制和频段，这些雷达在空间上是相互 分离的，在频率上是互补的，将整个雷达组网构成了一个有机的整体，这样大大增强了 雷达的抗干扰能力。 传统的雷达组网通常有多个雷达站点和一个雷达中心组成。该雷达中心在整个雷达 网络中发挥了极其重要的功能，比如数据的融合、雷达任务的调度等，一旦这个中心被 毁坏则会造成整个雷达网络的瘫痪。正因为如此，这个中心在作战中往往会受到敌方最 强烈火力打击。同时传统的有中心的雷达组网还有另外一个缺点，那就是它的网络结构 往往是固定的，因此不太适应变化的作战环境。本文采用的组网结构是基于a dh o c 的雷 达自组网，这个与传统的有中心的雷达组网有所区别。基于a d h o e 的雷达自组网是一个 无中心的网络结构，网络中每部雷达都是平等的，可以随时离开或者加入网络，破坏任 l 绪论硕士论文 意一部雷达不会影响整个网路。并且这种网络具有自组织的特性，可以快速自动的实现 雷达组网，具有很强的战场灵活性5 1 。图1 1 是传统的单中心雷达组网和基- y a dh o c l 拘雷 达自组网的拓扑结构对比图。 单中心雷达组网基于a dh o c 的雷达自组网 图1 1 单中心雷达组网和基于a d h o c 的雷达自组网的拓扑结构对比图 本文研究的背景是采用超宽带体制的雷达自组网，也就是说网络中的每个雷达都是 超宽带雷达。超宽带雷达定义是：雷达发射信号的分数带宽f b w 大于0 2 5 或者雷达发 射信号的绝对带宽大于5 0 0 m 的雷达称之为超宽带雷达， f b w = 矽f o = 2 ( 厶一五) ( 厶+ 无) ( 1 1 ) 公式中届是信号的上限频率，五是信号的下限频率，石是信号的中心频率。由于超宽带 雷达具有很大的信号带宽，因此具有很高的距离分辨力和测距精度。并且由于超宽带信 号往往同时具有低频和高频，对树叶、草丛、土壤等有很强的穿透能力，这样使得超宽 带雷达可以很容易探测到隐蔽在树叶草丛下的敌方目标。除此之外，超宽带雷达在抗干 扰和目标识别方面也有很大的优势【6 。1 3 1 。超宽带雷达自组网是将超宽带雷达和自组网的 优点有机的结合在一起，因而在丛林搜救、城市巷战和区域警戒等领域具有很广泛的应 用前景。 常规的雷达组网中的通信系统和雷达系统是相对独立的，这些通信系统不仅增加了 雷达的重量和成本，而且还占用了大量的空间和资源，严重削弱了雷达的机动性，使得 雷达系统的综合对抗能力大大下降。相对而言，超宽带雷达自组网对雷达波形和通信信 号设计提出了更高的要求，将雷达系统和通信系统结合在一起，实现雷达通信的一体化， 是未来雷达通信的一个必然的发展趋势【1 4 1 。雷达通信一体化可以带来很多优点。首先， 一体化以后通信系统可最大限度利用雷达的设备，并且使雷达的优良性能应用到通信当 中，提高雷达的通信质量。其次，一体化以后，雷达系统可以形成计算机通信网，通过 计算机来实现目标信息的传递、录取和处理，实现了雷达和通信系统的网络化和自动化。 本文主要研究超宽带组网雷达波形和通信信号一体化设计方法。 2 硕士论文 u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 1 2 国内外发展状况 传统的雷达中的通信系统和雷达是分开的，两者采用不同的设备和频段。雷达中的 通信设备把雷达搜集到的目标信息经过人工或者自动录取后传递给其他雷达或者后方 情报中心，这些目标信息在传递过程中存在着速度慢，错误概率高和波形性差等缺点。 并且这些通信设备也占用了雷达大量的空间和能源，增加了雷达的反射截面积。如果把 这些通信系统和雷达结合起来，实现雷达通信一体化，那么就可以克服这些问题，极大 的提高雷达的作战性能。 西方国家特别是美国对雷达通信一体化非常重视，早点上个世纪七十年代，美国就 已经展开了对雷达通信一体化的研究。七十年代末，美国在切萨匹克湾做了一个雷达通 信的实验，由于受到技术的限制，只是采用机械雷达。实验的过程是这样子的：在切萨 匹克湾的西边放置一部s e n r e d 雷达，在另外一个距离9 海里的岛上放置另外一部雷达，由 于当时只有一部s e n r e d 雷达，因此采用了s p s 1 2 雷达来代替s e n r e d 雷达。由于两地距离 比较近，因此在海岛上的雷达只是采用了一个低功率的行波管发射机。并且雷达天线也 不旋转，用来模拟s e n r e d 雷达的扫描波束。然后将计算机生成的信息调制成波形，由 s e n r e d 雷达的发射机和天线发射出去。再由海岛上的低增益接天线和常规接收机把波形 接收下来，并且把信息解调出来。整个实验的框图见图1 2 【1 5 。16 】。 图1 2 实验框图 随后在上个世纪八十年代和九十年代，美国又相继提出了“宝石柱”计划和“宝石 台 计划【1 7 1 。这两个计划已经不单单是雷达通信的一体化了，而是把不同种类、不同用 i 绪论 硕士论文 途的电子设备和光电子信息技术有机的结合起来，使其具有目标探测、通信和电子对抗 三大功能。上世纪八十年代，美国空军的莱特实验室提出了“宝石柱”( p a v ep i l l a r ) 计划，这个计划的主要目的是用来提高作战飞机航空电子系统一体化水平。美国最新型 的f 2 2 战斗机上就采用了该计划所定义的综合航电系统结构。上世纪九十年代，针对“宝 石柱 计划的一些不足和缺点，美国又提出了“宝石台 ( p a wp a c e ) 计划。比起“宝 石柱 计划，“宝石台 计划在可靠性、可生存性、可维修性以及重量体积上都有所改 善。j s ff 3 5 战斗机的航电系统结构就是采用了该计划。 到本世纪美国在雷达通信一体化上面又有了长足的发展，特别是有源相控阵雷达和 通信的结合上面，美国做了一系列的研究和实验。有源相控阵雷达的一个最大优点是电 控波束扫描能随时改变波束扫描方向，当将有源相控阵雷达应用到通信的时候，可以使 得通信更加隐蔽。当需要进行传输数据的时候，只要调整各个雷达的波束扫描方向，使 其对准，就可以快速的建立起通信链路。在0 6 年美国的几家航空与国防工业厂商完成了 对有源相控阵雷达作为通信系统使用的实验验证工作。也就是在同一年，美国的国防 工业日报报道发了一则报道，说美国的诺斯罗普格鲁曼公司和雷声公司已经开始研究 将有源相控阵雷达用于宽带通信链路。到了0 7 年，美国的每日防务报报道说，通过 美国雷声公司和l 3 通信公司的合作已经使飞机上的有源相控阵雷达上获得了高速率的 通信能力。 从这几年的研究报告看来，西方国家特别是美国走在了雷达通信一体化研究的前 列，美国不仅在理论上对雷达通信一体化进行了详细的研究，而且已经研制成功了能够 投入应用的雷达通信一体化设备，并且已装备部队。而相对于国内，尽管我国在雷达和 通信方面已经取得了很大的成就，但是在雷达通信一体化方面的研究才刚刚起步。船舶 重工集团公司7 2 4 所以及江南大学等对雷达通信一体化已经在展开研究【l 引，但对比国外， 我们无论在实验还是应用上还存在很大差距。 1 3 主要研究内容及论文安排 本文主要研究超宽带雷达自组网中的波形设计和基于这个超宽带波形的组网中各 个雷达通信方法的研究。与传统雷达组网中的通信不同，本文雷达组网中的通信和雷达 系统进行一体化设计，信息被直接调制到雷达波形上。论文分为六章，重点包括三方面 内容：1 常用超宽带雷达信号的介绍；2 超宽带正交波形的设计和相关性能分析；3 u w b 组网雷达波形和通信信号一体化研究。各章的内容安排如下： 1 绪论。本章主要介绍了本文的研究背景一超宽带雷达自组网，并且分析了雷达波 形与通信信息一体化设计的意义，随后还对雷达通信一体化国内外发展状况做了详细的 介绍。 4 硕士论文 u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 2 常规的超宽带雷达波形。本章主要介绍了几种常见的超宽带雷达的信号，包括冲 激信号和调制信号，分别为：高斯脉冲，单周波，调频信号( 线性调频和非线性调频) ， 频率步进信号，相位编码信号，并且本章对这些超宽带信号的时域和频域做了详细的分 析。本章在最后还提出了本文波形设计的准则。 3 基于跳频的超宽带正交波形设计。基于跳频的超宽带正交波形设计采用了伪随机 跳频和混沌调频相结合的方法，因此本章首先简单介绍了伪随机序列特别是g o l d 序列和 混沌序列。然后基于这个设计方法，设计了一种超宽带复合波形，并且对这个波形的频 谱也进行了仿真分析。最后通过仿真实验，研究和分析了所设计波形的相关特性，包括 自相关和互相关。 4 基于正交载波编码的超宽带波形设计。o f d m 在通信领域已经得到了广泛的应 用，但是将o f d m 应用于雷达波形才刚刚开始研究。本章简单分析了o f d m 应用于雷达 的可行性，并且基于o f d m 思想，设计了一种基于正交载波编码的超宽带波形。这种波 形构造相对简单，而且也有不错的相关性能。本章在最后采用线性调频信号设计了两种 超宽带波形，都具有很好的相关特性。 5 雷达信号和通信一体化研究。本章首先设计一种适合用于雷达组网中通信的数据 帧，并且详细介绍了这种数据帧的各个组成部分，包括：帧同步，目的地址和源地址， 数据长度，数据，填充字段，差错检验。然后针对第三、第四两章设计的两种超宽带正 交波形，本章主要研究了它们信息调制和解调的方法，分析了雷达通信一体化设计波形 的相关性能、模糊函数，以及信息调制对模糊特性的影响。 6 总结和展望。本章主要是对全文进行一个总结，归纳论文主要研究工作，探讨后 续研究方向。 2 常规超宽带雷达波形硕士论文 2 常规超宽带雷达波形 超宽带信号的表示形式有很多，根据信号带宽实现的不同方式，可以把这些超宽带 信号分为两类种：一类是冲激信号，这类信号通过减少信号时间宽度来增加带宽，实现 超宽带，这类信号的时宽带宽积往往接近于1 。另一类是调制信号，这类信号通常在不 减少信号时间宽度的情况下来实现超宽带，因此需要进行某种调制，这种信号具有很大 的时宽带宽积。 2 1 冲激信号 理想的冲激信号的时域波形是一个6 函数，频谱是无限的。实际应用中无法产生这种 信号，需要用各种近似的短脉冲来表示。 2 1 1 高斯脉冲 高斯脉冲是一个很常见的超宽带脉冲，也是研究比较多的超宽带脉冲，一个简单的 高斯脉冲可以表示为【2 0 】： p ：1 = ；e 舌：鱼e 等 ( 2 1 ) q 2 r c o 仪 公式中0 2 = 4 7 酊2 是脉冲形成因子，高斯脉冲的傅里叶变换如下所示： 墨笙 e ( c o ) = e 鼽( 2 2 ) 图2 1 表示的是高斯脉冲的时域和频谱图，图中a = l n s 。高斯脉冲满足很容易满足超宽带 的定义，而且实现起来比较简单方便。但是根据高斯脉冲的波形图可以发现，高斯脉冲 富含直流分量，不能有效辐射，因此在工程应用的不多。在实际当中应用比较多的是高 斯二阶导函数，既对高斯函数进行两次求导，如下所示： 百d 2 p ( t ) ： 0 ，则瞬时频率是线性增大的；如果k o l - - a o 脚砒i - 厂( 五) 一( j c 2 ) l 0 ( 3 ) 对任意五s 以及f 的任意周期p i ，有： ! i m s u pf ( 一) 一厂( p ) i 0 这样就称为f 在s 上是删t 2 s l t 2 9 j 。 离散混沌映射的模型有很多，本文采用了的混沌映射是b e r n o u l l i 映射，其表达式 如下： q疗+11)=b娜op以-cp(n+l+ a 彳罩：；三。0 ( 3 3 )叩( 胛) v “7 其中0 b 2 ，驴俐( - a ，彳) 。图3 3 是b e r n o u l l i 映射的波形，图中取a = 0 5 ，b = 2 - ， ( p ( 0 ) 一0 5 ，0 5 】，- 0 。图3 4 是b e r n o u l l i 映射的自相关和互相关。 除了b e r n o u l l i 映射，常用的混沌映射还有：t e n t 映射，l o g i s t i c 映射，q u a d r a t i c 映 射。具体定义见表3 1 3 0 1 。 1 8 图3 3b e r n o u l l i 映射的波形 硕士论文u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 图3 4b e r n o u l l i 映射的自相关和互相关 表3 1 各种混沌映射的定义和取值范围 名称定义混沌范围 b e m o u l l i 9 ( n + 1 ) = 却( ，2 ) + 彳p ( 刀) oo b 0 t e n t ( p ( 刀+ 1 ) = 么一b b ( 刀) 10 b 2 ，叩( 刀) ( 彳( 1 一b ) ，a 】 l o g i s t i c 平( 刀+ 1 ) = b 彳2 一q 2 ( 刀) 一彳 三 么召 2 ，叩( n ) 卜a ，a ) q u a d r a t i c c p ( n + 1 ) = b - & 0 2 ( 胛) 罢 a b 2 ，( p ( 刀) - 2 1 a ，2 么) 3 2 波形构造方法和频谱分析 本文采用以下方法构造波形：把波形整个带宽b 分成m 等份，每个子带的宽带都 一样。把波形的整个持续时间分成n 个相同的时隙，每个时隙长度设为t 。每个时隙从 m 个子带中取1 个，并且每个子带宽中采用混沌调频信号。每个时隙取得的1 个子信号， 它们的中心频率不是按照从4 , n 大的顺序，而是采用伪随机的方法( 本文采用o o l d 序 1 9 3 基于跳频的超宽带正交波形设计硕士论文 列) ，随机的从m 个子信号中取1 个。这样第1 1 个时隙的第i 个子信号可以表示为： “归c o s 删眇 ， 其r l a f n i = f o + a n ，a b ，表示第1 1 个时隙的第i 个子信号的中心频率。五表示第一个子带的中 心频率，b 是每个子带的带宽，锄，是伪随机序列的第( n - 1 ) * i + i 位。这个伪随机序列是 十进制的，因此需要把二进制的伪随机序列进行转化，以长度为1 5 位的m 序列为例， 转化的公式如下： 包= 2 3 a j l + 2 2 a j + 1 + 2 a _ f + 2 + a i + 3 ( 3 5 ) q o ，1 ) r 吖 公式中的是频率偏量，( d 是混沌序列，本文采用的是b e m o u u i 映射。( f ) 可以表示 为： ( t ) = 艺x ke h ( t 一职) 一j i z ( 卜( 后+ 1 ) t ) ( 3 6 ) 其中h ( t ) 是单位阶跃函数，瓦代表混沌序列中每一位的宽度，在本文中每个子带中所采 用的混沌序列都不一样。这样整个波形可以表示为： s ( f ) = s 。，( f ) 办( f 一刀丁) 一办( f 一( 咒+ 1 ) 丁) ( 3 7 ) 在波形设计中，由于伪随机序列的长度和i 并不一定成倍数关系，因此波形最后一 个时隙子信号的个数可以和前面的不同。以6 3 位m 序列为例，本文在仿真时将波形并 分为1 3 个时隙，前1 2 个时隙每个时隙取5 个子带，第1 3 个时隙取3 个子带。图3 6 是整个波形的频谱，带宽分为6 3 个子带，每个子带为2 0 m 。 硕士论文 u w b 组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究 j l ，i r f - 2 0 3 0 嚣4 0 粤 5 0 7 0 图3 5 基于跳频的u w b 正交波形构造示意图 00 511 522 5 3 频率( g h z ) 图3 6 波形的频谱 2 l 3 基于跳频的超宽带正交波形设计硕士论文 3 3 相关性能分析 我们以6 3 位伪随机序列为例，选取一组最优序列对，构造出2 个波形。我们把每 个波形的周期分为1 3 个子周期，每个子周期长度为0 1 u s ，每个子周期包含5 个子信号， 每个子信号的带宽设为2 0 m h z 。混度序列在仿真时其参数设为：a = 0 5 ，b = 2 吨， q ( 0 ) 【一0 5 ，0 5 】，8 0 ，这样混沌序列的范围9 ( n ) 一0 5 ，0 5 】。f - - 2 0 m h z 。两个波形的 自相关和互相关见图3 7 ，图中可以看出两个波形有很尖锐的自相关，互相关的最大值 是2 4 4 9 d b 。 0 d d 越5 0 粤 0 黧慧粥毓搿熊黼 0 0 511 52 时间( u s ) 薹- s 。k 盟煳葛i 盛盟箧蕊箍魏篮盛艺避2 1 0 耋- s 也嚣瀚舻鬻瀚徽鬻蕊瓣慧毓 髫潲瓣黔 00 511 52 时间( u s ) 图3 7 采用最优序列对构造的复合波形仿真结果 但是最优序列对数量有限，而且不同最优对之间的互相关性能很差。为此，我们用 g o l d 序列来进行伪随机跳变。根据上面的方法，我们用4 组6 3 位的g o l d 序列构造出 4 个波形，4 个波形两两之间进行互相关，并且每个波形自己进行自相关。在m a t l a b 上 进行仿真，其结果见图3 9 和图3 1 0 。 撕v 。i 南， 怖m 州幢0 阳k j，i 搁皿m，j |：嘶、 iii，4 ”1 一玎霄 1，if 乳，俑，伯儆m 0 2 0 d 刁 齑4 0 忙五 一6 0 8 0 d 口 型 o 2 0 d 刁 菽_ 4 0 一6 0 o d d 掣一5 0 0 d 型5 0 0 d 型5 0 o 0 1 2 时间( u s ) d d o 型 1 ：三 1 2 时问( u s ) o1 2 时间( u s ) 图3 8 采用g o l d 序列复合波形的自相关 0 d 勺 型5 0 12 0 时间( u s ) o d i d 掣 1 = 丑 1 2 时问( u s ) 12 0 时间( u s ) 0 o d 刁 型5 0 12 时日j ( u s ) 12 0 时间( u s ) 12 时间( u s ) 图3 9 采用g o l d 序列复合波形的互相关 牦懈脚耋薹籼燮一糕一瞄一避 、 mmmmmi二一黜雠 一 舭黝删蛾鐾 、u#jil 一蝴摧蛐煳黼瓣到删磷蕊雕懈霉耄州圣萼 d舯jji1：=一 一h*mi”0r0上一罐一墟删瓣淄一桃聪一隔删硼删矬一避 一瓣姻一躺绷糊龇黼棚瓣嵯拍懈丽埕雠蚓划眦龃m黼趟“黜丽删洲趾瓤黼滥州黼栅糊酬鲤蝴腿雕受 嘛删黜翼b髓黝删燮矗幽 3 基于跳频的超宽带正交波形设计 硕士论文 图3 8 是每个波形的自相关，可以看出其自相关形状很尖锐，旁瓣很小。图3 9 是 每个波形两两之间的互相关，每个互相关函数的最大互相关值分别为：2 3 4 1 d b ， 2 3 2 6 d b ，2 5 6 2 d b ，2 5 1 4 d b ，2 1 6 5 d b ，2 3 6 5 d b 。我们发现用最优序列对和g o l d 序 列，波形的相关性能差别不大。 在实际情况中，雷达组网中每个基站之间会互相干扰，收到的信号中除了自己发射 的波形外还包括其他站的波形。以此为背景，我们在m a t l a b 上进行仿真实验。假设组 网中一个雷达站点周围有三部雷达，那么它接收到的信号就是这三部雷达发射的信号和 自己反射回来的信号。在仿真时假设这四个信号的强度都一样，并将这四个信号进行叠 加来模拟雷达接收到的信号，然后叠加以后的信号分别跟这四个信号依次进行相关，结 果见图3 1 0 。从图3 1 0 中可以发现，相关函数的形状很尖锐，得到的主旁瓣比依次为： 1 6 1 2 d b ，1 5 9 8 d b ，1 5 5 6 d b ，1 4 8 7 d b ，这说明就算受到