基于混沌的脉冲压缩雷达干扰研究
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【摘要】将混沌引入到对脉冲压缩雷达的干扰中，分析了基于混沌的线性调频雷达移频干扰和二相编码雷达脉冲相位调制干扰的原理，建立了数学模型，并进行了实验仿真。仿真结果表明，混沌信号用于对脉冲压缩雷达的干扰是可行且有效的。
【关键词】混沌 脉冲压缩雷达 混沌移频干扰 混沌脉冲相位调制干扰
Study of Jamming on Pulse Compression Radar Based on Chaos
Lv Biao
【Abstract】In this paper, the jamming on pulse compression radar based on chaos is described,and the principle of jamming on linear frequency modulation radar with chaotic shift-frequency jamming and on binary phase-coded radar with chaotic pulse phase modulation jamming is analyzed.At the same time, the paper presents the mathematical models and the results of the jamming.The results indicates that the feasibility and vilidity for chaos to be used in jamming on pulse compression radar.
【Keywords】Chaos Pulse compression radar Chaotic shift-frequency jamming Chaotic pulse phase modulation jamming
引言：随着现代武器和飞行技术的发展，对雷达的作用距离、分辨力和测量精度等性能提出越来越高的要求。由于常规雷达采用单一载频的脉冲调制信号，信号时宽和带宽乘积近似为1。因此，根据匹配滤波器理论，用这种信号不能同时得到大的时宽和带宽，测距精度和距离分辨力、测速精度和速度分辨力以及检测能力之间存在着不可调和的矛盾。脉冲压缩雷达解决了测距精度和距离分辨力、测速精度和速度分辨力以及检测能力之间存在的矛盾，且具有很强的抗干扰能力，当前在电子对抗领域得到广泛的运用[1]。因此，研究对脉冲压缩雷达的干扰具有重要的现实意义。
混沌是确定性非线性动力学系统中的现象，它具有非周期性、对初值敏感性等特殊的性质，因此近年来成为国内外学术界研究的热点。目前，对混沌应用的研究主要局限于通信领域，用于保密通信或宽带通信系统，而将混沌应用于雷达干扰的研究还非常少。本文利用混沌的非线性、类噪声等特性，对两种脉冲压缩体制雷达：线性调频雷达和相位编码雷达分别施加混沌移频干扰和混沌脉冲相位调制干扰。仿真结果表明，基于混沌的脉冲压缩雷达干扰方法是可行且有效的。
1．对线性调频雷达的干扰。一般的线性调频信号的复包络表达式可简写成[2]：
其中K为调频斜率，它是由信号脉冲宽度T和调频带宽B决定的，有K＝B/T，线性调频信号的一个很重要的参数是它的时宽带宽乘积D，D＝BT。
线性调频脉压雷达具有很强的抗噪声干扰的性能。噪声干扰时，由于雷达信号处理机与回波信号匹配，与噪声干扰信号失配，导致滤波器输出的信干比增大D倍。为使噪声干扰有效，必须显著增强雷达接收机输入端的干扰功率，实现起来十分困难。
但研究表明[3]，当回波信号具有多普勒频移 时，匹配滤波器输出信号主峰出现的时刻 满足如下关系式：
式（3）表明，线性调频信号在距离和速度间存在着强耦合，当回波信号具有多普勒频移时，匹配滤波器输出信号主峰出现时间，将相对无多普勒频移时超前或滞后，这种现象构成了对线性调频雷达移频干扰的基础。移频干扰是指转发式干扰机在对接收信号放大的同时对频率进行调制，然后转发给雷达，这时的附加频移大于（或小于）因目标运动而产生的多普勒频移。现有的移频干扰方法由于移频规律简单，容易被雷达接收方识别。鉴于此，本文利用混沌的非线性特性，提出一种混沌移频干扰方法。所谓混沌移频干扰，是指借助混沌信号的伪随机性、类噪声性等特性，使用混沌信号来控制频移量的变化，并利用线性调频雷达速度-距离间的强耦合作用，实现对线性调频雷达距离波门的随机拖引。
线性调频雷达的中频回波信号可以表示为：
式中 为子脉冲函数，T为子脉冲宽度，P为码长，＝PT为编码信号的持续期。
二相编码信号是一种多普勒敏感信号，较难进行频率欺骗干扰。但由于二相编码信号采用相关接收原理，若转发时改变二相编码信号的相位调制特性，将破坏匹配滤波器的输出特性。基于此，本文借助混沌信号的类噪声特性，采用混沌脉冲相位调制干扰，即在转发时用二值混沌序列与二相编码雷达回波信号相位调制序列相乘结果代替原来的相位调制序列，从而改变二相编码信号的相位调制特性。
一个中频二相编码回波脉冲信号可以表示为：
式中 为雷达相位调制序列， 为二值量化混沌序列。
图2所示为施加混沌脉冲相位调制干扰后二相编码雷达匹配滤波器输出波形（图中，A表示无干扰时输出信号，B表示加干扰时输出信号）。调相码使用的是13位巴克码和31位m序列。从图上可以看出，使用混沌脉冲相位调制干扰后，二相编码雷达匹配压缩器的输出波形严重变形，主瓣的位置已不能分辨，主旁瓣结构遭到严重破坏。从干扰效果看，混沌脉冲相位调制干扰起到的是压制干扰的效果。这种干扰方式实现简单，不需要很高的功率就能实现对二相编码雷达的有效干扰。
3．结论。本文利用混沌信号的非线性、类噪声等特性，提出了对线性调频雷达的混沌移频干扰和二相编码雷达的混沌脉冲相位调制干扰方法，建立了数学模型，并进行了实验仿真。仿真结果表明，由于混沌信号存在非线性、类噪声等特性，实施对线性调频雷达的混沌移频干扰，使雷达接收方很难分辨干扰信号的变化规律，能产生良好的欺骗干扰效果。对二相编码雷达而言，本文采用的混沌脉冲相位调制干扰方法使雷达匹配滤波器输出信号旁瓣电平显著增高，主旁瓣结构遭到严重破坏，产生了很好的压制干扰效果。
参考文献
1 赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999
2 林茂庸、柯有安.雷达信号理论[M].北京:国防工业出版社,1984
3 杨绍全、张正明.对线性调频脉压雷达的干扰[J].西安电子科技大学学报,1991.3
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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