高效調(diào)制雷達(dá)通信一體化系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)單一功能電子裝備的作戰(zhàn)平臺(tái)要面臨來自不同平臺(tái)、不同形式的電磁威脅，其生存能力和作戰(zhàn)性能日益受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文主要從通信和雷達(dá)信號(hào)處理角度，探索基于高效調(diào)制的電子綜合一體化技術(shù)設(shè)計(jì)方案和相關(guān)處理算法，克服系統(tǒng)的成本和重量瓶頸，以實(shí)現(xiàn)裝備的通用性、小型化和多功能化，達(dá)到提高系統(tǒng)傳輸速率、擴(kuò)充系統(tǒng)容量和改善目標(biāo)探測(cè)性能的目的。結(jié)合傳統(tǒng)雷達(dá)和高效數(shù)字調(diào)制的技術(shù)特點(diǎn)，提出了基于高效調(diào)制的雙頻電子綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)不同的使用環(huán)境進(jìn)行相

2、應(yīng)的改進(jìn)，進(jìn)一步提出了基于高效調(diào)制的雷達(dá)通信一體機(jī)設(shè)計(jì)方案。分別討論了系統(tǒng)的目標(biāo)測(cè)距測(cè)速、不同類型目標(biāo)檢測(cè)跟蹤和數(shù)字通信傳輸?shù)确矫娴膯栴}。重點(diǎn)討論了以下幾個(gè)方面:
　　1.為了解決雙頻連續(xù)波雷達(dá)的測(cè)距整周期模糊問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)通信一體化，提出了一種基于雙頻雙路擴(kuò)展的二元相移鍵控(EBPSK)調(diào)制解調(diào)器的電子綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本的雷達(dá)與通信功能。介紹了系統(tǒng)的幾種工作模式，分析了雙頻信號(hào)發(fā)射功率分配問題。討論了EBPSK調(diào)制參數(shù)、雙頻

3、頻差對(duì)目標(biāo)測(cè)距范圍和精度以及數(shù)字通信傳輸性能的影響。仿真表明，雙頻綜合電子系統(tǒng)在基本保持測(cè)量精度的同時(shí)，消除了整周期模糊度對(duì)其最大不模糊測(cè)距的限制。同時(shí)利用EBPSK調(diào)制信號(hào)和沖擊濾波輔助解調(diào)的特殊優(yōu)勢(shì)進(jìn)行高頻譜利用率的數(shù)字通信，并可根據(jù)實(shí)際需求以不同模式工作，表現(xiàn)出良好的靈活性。
　　2.對(duì)雙頻電子綜合系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于EBPSK/MPPSK調(diào)制的雷達(dá)通信機(jī)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)和通信數(shù)據(jù)的同時(shí)傳送。說明了EBPSK/MP

4、PSK調(diào)制信號(hào)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工作原理，分析了偽隨機(jī)EBPSK/MPPSK數(shù)據(jù)幀的相關(guān)處理，并導(dǎo)出了不同目標(biāo)（靜止的、移動(dòng)的、速度未知的）的恒虛警率(CFAR)檢測(cè)閾值、檢測(cè)概率和虛警概率。通過仿真表明，回波信號(hào)多普勒相對(duì)值大于5×10-7時(shí)，雷通機(jī)信噪比提升量大于傳統(tǒng)線性調(diào)頻(LFM)雷達(dá);目標(biāo)相對(duì)速度為2000m/s時(shí)，對(duì)于非起伏和Swerlingl目標(biāo)，EBPSK信號(hào)的檢測(cè)性能優(yōu)于LFM信號(hào)約3dB，MPPSK信號(hào)的檢測(cè)性能優(yōu)于L

5、FM信號(hào)約1dB;而當(dāng)回波信號(hào)時(shí)延τ=0.5μs時(shí)，EBSPK信號(hào)所需信噪比(SNR)則少于LFM信號(hào)2.5dB。雖然作為雷達(dá)應(yīng)用時(shí)MPPSK信號(hào)的CFAR檢測(cè)性能不如EBPSK信號(hào)，但用于通信時(shí)頻譜利用率和傳輸碼率更高。
　　3.根據(jù)模糊函數(shù)定義，推導(dǎo)了偽隨機(jī)EBPSK/MPPSK數(shù)據(jù)幀的平均模糊函數(shù)，分析了EBPSK脈沖信號(hào)的幾種Swerling目標(biāo)探測(cè)概率。同時(shí)，采用改進(jìn)孫子余數(shù)定理(CRT)算法解決了雙頻脈沖雷達(dá)模糊測(cè)速問

6、題，利用多目標(biāo)多普勒估計(jì)算法優(yōu)化了多目標(biāo)測(cè)速性能。仿真表明，偽隨機(jī)EBPSK/MPPSK數(shù)據(jù)幀串具有“圖釘”型的平均模糊函數(shù)。取代偽隨機(jī)碼連續(xù)信號(hào)序列，同樣可以取得距離無模糊測(cè)量，且隱蔽性好?；谡{(diào)制碼元處理的多目標(biāo)多普勒估計(jì)算法能夠分辨微小的速度差值，大幅提高了主峰旁瓣比，而且主峰旁瓣比只受限于Fourier旁瓣，矩形脈沖和發(fā)送數(shù)據(jù)相關(guān)性的旁瓣都不會(huì)出現(xiàn)。
　　4.通過對(duì)距離擴(kuò)展目標(biāo)沖擊響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)，采用EBPSK脈沖逼近最優(yōu)化

7、回波信號(hào)與雷達(dá)散射參數(shù)互信息量的信號(hào)。在峰均比(PAR)和信號(hào)能量受限下，分別提出了已知及未知目標(biāo)多普勒頻移下，兩種基于最優(yōu)SNR的EBPSK編碼設(shè)計(jì)算法。研究了基于最大輸出SNR的低峰均比認(rèn)知EBPSK波形設(shè)計(jì)算法。針對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)探測(cè)，利用不同時(shí)刻目標(biāo)回波多普勒的相關(guān)性，提出了一種基于Kalman濾波的目標(biāo)判決方法。通過實(shí)驗(yàn)仿真表明，對(duì)于距離擴(kuò)展目標(biāo)，在未知目標(biāo)多普勒頻移的情況下，優(yōu)化波形的檢測(cè)性能都優(yōu)于未優(yōu)化波形的檢測(cè)性能，基于最大輸

8、出SNR的低峰均比認(rèn)知EBPSK波形設(shè)計(jì)算法的性能更好。較之未優(yōu)化EBPSK波形，認(rèn)知EBPSK波形設(shè)計(jì)算法優(yōu)化波形的性能提升了4dB。針對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，基于Kalman濾波的雷通機(jī)所需SNR少于峰值檢測(cè)系統(tǒng)約2.4dB;存在雜波干擾時(shí)，基于Kalman濾波目標(biāo)檢測(cè)方法所需的SNR少3dB。
　　5.討論了高效調(diào)制的雷通機(jī)體制下機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤和多擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤中的建模與算法設(shè)計(jì)問題。將多普勒測(cè)量運(yùn)用于雜波環(huán)境下的多擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤，其中多