UWB组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究.pdf

南京理工大学
硕士学位论文
UWB组网雷达波形和通信信号一体化设计方法研究
姓名:杜仲明
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:宋耀良
201203
摘要关键字: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。硕士论文橥状锊ㄐ魏屯ㄐ判藕乓惶寤杓品椒ㄑ芯
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髀研究背景和意义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雷达俏尴叩缣讲夂投ㄎ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【。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状镒橥梢允迪肿试吹墓蚕恚⑶彝ü萑诤系燃际酰梢蕴岣呃状锾讲的精度。ゲ坷状镌谑庇颉⒖沼蚝推涤蚋哺悄芰τ邢蓿状镒橥蛟黾恿死状锏母哺能力,使得目标的发现概率大大提高。状镒橥胁煌睦状锟梢源硬煌鞘咏翘讲饽勘辏跎倭四勘晟了负退ヂ涞影响,并且由于隐形目标热缫畏苫往往会有隐形缺口,通过不同视角的探测,可以提高反隐形能力。捎诶状镒橥懈鞲隼状锊捎玫氖遣煌逯坪推刀危庑├状镌诳占渖鲜窍嗷分离的,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睦达自组网,这个与传统的有中心的雷达组网有所区别。基于睦状镒宰橥且桓无中心的网络结构,网络中每部雷达都是平等的,可以随时离开或者加入网络,破坏任硕士论文橥状锊ㄐ魏屯ㄐ判藕乓惶寤杓品椒ㄑ芯:
矽/桃晃/无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‘。图是传统的单中心雷达组网和基拘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:,.,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【。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