基于混沌映射的新型LPI脉压雷达信号波形设计

提出了一种基于混沌映射的新型低截获脉压雷达信号波形 ,该波形采用了脉间由混沌信号控制码型跳变 ,脉内由m序列调相 ,相邻脉冲采用m序列优选对的低截获波形设计技术。分析了这种雷达信号波形的统计特性及其平均模糊函数并给出了其雷达系统实现。理论分析和仿真结果均表明 ,把m序列良好的相关特性与混沌系统的内在随机性相结合 ,借助混沌信号的初值敏感性 ,可以获得数目巨大的具有优异相关性能的序列集 ,获得的雷达信号波形不仅具备良好的距离速度分辨力 ,还具备很低的截获概率和优异的ECCM性能 ,工程上也易于产生和处理 。

新一代机载火控LPI雷达回波模拟器设计与实现

低截获概率(LPI)雷达是未来空战的必然选择,其波形设计及有效性验证是LPI技术的核心内容。针对新一代机载火控LPI雷达,产生了几种典型的具有低截获性能的雷达波形,并对其回波信号进行计算机仿真,包括波形的产生、目标回波、环境杂波的建模与仿真等。该雷达回波模拟器可根据上位机的指令,灵活设置雷达回波的各种参数,满足不同背景下LPI雷达回波信号仿真建模与计算机模拟的需求,对于雷达波形的LPI性能评估具有实用性。

随机PRI的LPI波形相参积累

随机脉冲重复频率(PRI)脉冲波形能够增加电子支援措施(ESM)利用重频分选侦收雷达辐射源信号的难度,提高雷达复杂对抗环境下的抗侦收能力。利用非均匀离散傅里叶变换(NUDFT)对这种低截获概率(LPI)波形进行脉冲多普勒(PD)处理时,距离模糊引起目标所处距离门走动,导致目标能量分散至多个模糊距离单元。为此,提出一种基于时间窗口的离散傅里叶变换(TWDFT)算法,实现了距离模糊条件下目标能量的相参积累。对TWDFT算法和加权副瓣抑制的性能进行了分析。仿真结果表明,基于TWDFT的PD处理在距离模糊时不存在目标能量分散问题,通过优化波形设计能够改善加权后目标主副瓣比。

基于SE-ResNeXt网络的低信噪比LPI雷达辐射源信号识别

针对低信噪比(signal to noise ratio,SNR)低截获概率(low probability of intercept,LPI)雷达脉内波形识别准确率低的问题,提出一种基于时频分析、压缩激励(squeeze excitation,SE)和ResNeXt网络的雷达辐射源信号识别方法。首先通过Choi-Williams分布(Choi-Williams distribution,CWD)获得雷达时域信号的二维时频图像(time-frequency image,TFI);然后进行TFI预处理降低噪声干扰和频率维的位置分布差异,以适应深度学习网络输入;最后在ResNeXt基础上加入扩张卷积和SE结构提取TFI特征,实现雷达辐射源分类。实验结果表明,SNR低至-8 dB时,该方法对12类常见LPI雷达波形的整体识别准确率依然能达到98.08%。

基于PSO-CNN的LPI雷达波形识别算法

低截获概率(low probability of intercept,LPI)雷达作为一种具有强抗干扰能力及低截获特性的新型雷达,对其精准高效识别已成为雷达对抗一方波形识别的难点。针对该方向主流分类器卷积神经网络(convolution neural network,CNN)的结构智能寻优问题,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法-CNN的波形识别算法。该算法利用PSO的寻优特性,可实现较大范围内自动搭建不定层数、不定层类别及层内参数的CNN结构并进行迭代寻优;采用识别精度及网络复杂度相结合的衡量指标,可根据需求调整两者比重以实现对精度与轻量性的选择。该算法获取的CNN结构实现了比9种经典CNN结构更好的LPI雷达波形识别效果,同时避免了波形识别时人工选定CNN超参数缺乏智能性、客观性的问题,提高了选用CNN结构的适配性及高效性。

基于IFA-HFS的雷达波形域LPI性能评估方法

针对雷达波形域低截获(LPI)性能评估的问题,提出一种应用改进萤火虫算法(IFA)求解指标权重的犹豫模糊集(HFS)评估方法。首先,介绍基于逼近理想解排序(TOPSIS)的犹豫模糊集理论,并从属性和方案2个角度构建指标权重的优化模型;其次,通过引入混沌理论,解决了萤火虫算法容易陷入局部最优的问题,给出用IFA求解指标权重的流程;再次,从雷达发射方角度,提取脉内、脉间5个波形域LPI性能评估指标;最后,得到利用IFA求解指标权重的犹豫模糊集评估方法。选取4种不同类型的雷达进行仿真对比,获得波形域LPI性能排序,验证了方法的快速性和有效性。

一种基于WFRFT的跨层低截获波形设计方法

针对变换域隐蔽通信系统,分析了加权分数傅里叶变换(Weighted Fractional Fourier Transform,WFRFT)隐蔽通信系统抗截获性能。理论分析和仿真结果表明多加权项WFRFT隐蔽通信系统存在抗检测和抗调制识别性能边界,当权重项大于4时多加权项WFRFT通信系统低截获性能不会随着加权项的增加而改善。基于此,提出了一种跨层设计的并行WFRFT隐蔽通信系统。首先采用并行多路WFRFT变换思路,从信号维度增加变换参数个数;其次利用跨层设计思想解决当前WFRFT通信系统收发端同步问题,通过接收端地址控制每路WFRFT变换参数,从空间维度增加非合作节点截获识别信号的难度。仿真结果表明,与多参数项WFRFT隐蔽通信系统相比,所提出的跨层并行WFRFT隐蔽通信系统抗检测和抗调制识别能力更加突出。

基于特征值矩阵参数优化的雷达嵌入式通信波形设计

雷达嵌入式通信(radar-embedded communication,REC)是一种使雷达与通信共用频谱的低截获概率(low probability of intercept,LPI)通信方式,通过在高功率雷达后向散射回波中嵌入低功率通信波形完成隐蔽通信。本文通过对成型注水(shaped water filling,SWF)波形的特征值矩阵幂指数a进行优化,提出了特征值矩阵幂指数可变的SWF波形,即SWF-a波形。本文推导了合作接收机和截获接收机对SWF-a波形的处理增益及增益优势,对其通信可靠性、LPI性能和综合性能进行了理论分析。最后以SWF-0.25、SWF和SWF-0.75波形为例,进行了仿真实验,实验结果与理论分析结果吻合,表明通过特征值矩阵幂指数优化可以满足REC波形不同方面的性能需求,具体地,适当减小参数a可以提高通信可靠性,而适当增大参数a可以提高LPI性能或改善综合性能,但对于LPI性能和通信可靠性能的同步提升,通过选择参数a是难以兼得的。

低截获MIMO探通一体化波形设计方法

提出了一种多输入多输出(MIMO)雷达通信一体化系统的低截获概率(LPI)波形设计方法,该系统的一体化波形能同时进行目标探测与通信。首先,最小化下行链路中的多用户干扰,以期望LPI截获因子阈值为约束条件,构建了低截获MIMO雷达通信一体化波形优化模型。其次,通过将优化问题归类为正交普鲁克问题(OPP),获得了LPI波形的最优闭式解。最后,理论分析和仿真结果都表明,所设计的LPI波形能同时实现雷达与通信功能;并在保证一定LPI性能的前提下有效提升了通信性能。

基于混沌理论的低截获概率雷达波形设计

为提高低截获概率雷达的射频隐身性能,提出了一种基于混沌理论的雷达波形设计方法。利用混沌信号的低截获性和良好的保密性,选取混沌logistic映射对传统调频信号进行优化,即用混沌序列去确定调频信号的频率变化,设计一种混沌调频信号。为验证波形性能,分别从抗截获能力、探测能力两个方面来衡量信号性能。理论分析来看,设计的混沌调频信号具有较大的时宽带宽积,能够较好地降低截获因子以提高隐身性能。仿真表明,在与几种经典的低截获概率雷达波形的性能比较中,该混沌调频信号的模糊函数图更接近"图钉形",具有更好的测速测距精度。

复合编码调制Frank/Costas雷达信号性能分析

在现代电子战争中,雷达信号的隐身对于雷达来说非常重要。提出了一种由Frank相移键控信号与Costas频率编码信号同时调制的一种新型组合Frank/Costas雷达波形。通过数值仿真得到这种新型PSK/FSK雷达信号的模糊函数,从而对Frank/Costas雷达信号的目标分辨率、距离模糊函数、多普勒模糊函数、截获因子等特性进行了分析。仿真结果表明,这种新型的雷达波形是比单一调制Frank或Costas信号具有更好的低截获特性的大时宽带宽雷达信号。

基于复合频率编码的低截获概率波形簇设计

针对宽带正交低截获概率(low probability of intercept,LPI)雷达波形簇设计,利用频率编码捷变和调频斜率捷变的复合波形编码技术,在波形正交约束的基础上构造了一种复合频率编码的非线性代价目标函数,提出了基于频率编码捷变或调频斜率捷变的复合波形簇优化设计方法。利用模式搜索算法获得了具有良好自相关和互相关旁瓣特性的宽带正交LPI波形簇。仿真结果表明,所设计的波形能够获得低自相关旁瓣和低互相关旁瓣,可为LPI雷达发射波形与多输入多输出雷达波形的设计提供参考。

基于Costas编码脉冲串的低截获声呐波形设计方法

针对声呐低截获波形设计,提出了一种基于有限域理论的Costas编码脉冲串跳频信号构建方法。该方法根据整数集合生成有限域的充分性定理和有限域中本原元的存在性定理,在给定素数p的条件下,构造了包含p个元素的有限域,给出了该有限域中本原元的求解方法以及递推公式,该方法可以通过大数值模除运算来构造高阶次Costas阵列。实验结果表明,基于有限域理论的Costas编码脉冲串跳频信号具有较小的非循环互相关系数和"图钉"状的模糊度函数,具有好的多普勒频率分辨率和时延分辨率,对于低截获声呐设计具有重要的实用价值。

便携式战场侦察雷达低截获波形激励设计

便携式战场侦察雷达发射波形激励设计的主要任务是在满足整机指标的前提下,如何降低体积、重量及功耗。论述一种便携式战场侦察雷达波形激励的低功耗、小型化、低截获设计方法。模块集成化及MCM设计可以降低波形激励的体积、重量,采用模拟二相码、锁相等电路可以降低功耗,采用二相码波形激励形式可以改善低截获性能。设计的波形激励输出功率大于等于10 W,改善因子大于等于45 dB,总功耗小于等于7 W,重量小于等于1.3 kg,体积小于等于140 mm×130 mm×30 mm,满足系统的要求。

准连续波体制雷达波形设计与参数选择

在分析相位编码准连续波雷达回波遮挡问题的基础上,提出了一种长短码结合载波频率随码型同步交替切换的波形设计思路和基于回波遮挡率的波形参数计算方法。不仅能够解决近距离回波严重遮挡的问题和实现对远近目标的同时探测,而且有效地增加了信号的工作带宽和提高了发射信号波形的复杂程度,增强了信号的电子反干扰能力(electronic counter-countermeasures,ECCM),降低了信号的被截获概率。

隐蔽通信性能及措施分析

通过对影响隐蔽通信性能的因素的分析,提出了截获距离、LPI品质因数、截获概率的度量方法。并在此基础上,从波形设计、功率控制、天线设计、辐射方向控制等方面,提出了实现隐蔽通信的可选措施,为工程应用提供了一定参考价值。

基于MAC序列的抗回波遮挡准连续波雷达波形设计

为了解决相位编码准连续波雷达的回波遮挡问题,首先引入遮挡率函数和遮挡情况下的回波主旁瓣比定量分析回波遮挡。在此基础上提出一种基于MAC(Multimode Arbitrary Code)序列的长短脉冲结合的波形设计方法,并给出了基于此方法的波形设计实例和相应的仿真分析。仿真结果表明该波形设计方法能够有效解决相位编码准连续波雷达的回波遮挡问题,实现远近目标的同时探测。

一种基于TENT映射的新型低截获脉压雷达信号

着眼于低截获雷达系统的工程实现 ,提出了一种实现简单 ,性能优越的基于TENT映射的新型低截获脉压雷达信号波形 ,该波形采用了脉间由混沌信号控制码型跳变 ,脉内由m序列调相 ,相邻脉冲采用m序列优选对的低截获波形设计技术。分析了这种雷达信号波形的数学模型和统计特性 ,从平均模糊函数的角度讨论了该雷达信号与真随机二相码调相之间的关系并给出了其对应的波形产生与信号处理模块系统框图。理论分析和仿真结果均表明 ,这种雷达信号波形具有良好的距离速度分辨力、很低的截获概率和优异的ECCM性能 。

飞行器射频隐身技术研究综述

随着现代电子对抗技术和军事装备的不断发展,无源探测系统对飞行器及其所搭载有源电子设备的探测能力得到了显著提高,飞行器在现代作战环境中的生存能力和突防能力受到了严重威胁。飞行器射频隐身技术是通过控制机载雷达、数据链、高度表、电子对抗等机载有源电子设备射频辐射以提高飞行器战场生存能力的重要技术途径,在当今战场中起着重要作用。本文对飞行器射频隐身技术研究与发展进行了综述。首先,阐述了射频隐身技术的基本概念和研究现状,介绍了射频隐身技术的基本原理和实现途径。然后,分别从射频隐身性能评价体系、最低辐射能量控制、低副瓣数字波束形成、射频隐身信号波形设计、多传感器协同与管理等方面,对射频隐身技术领域的研究成果进行评述。最后,基于对已有研究成果的总结和分析,针对当前射频隐身技术发展存在的问题,对未来飞行器射频隐身技术的发展趋势进行了展望。

复合调制雷达波形低截获性能分析

提出了一种频率相位复合调制信号,脉冲内部采用频率编码和相位编码,脉冲之间可以采用步进频率,各个脉冲之间的频率编码以及相位编码样式可变,大大提高了信号时宽带宽积以及信号复杂度。利用模糊函数数值计算法对其测距测速性能进行分析,同时,采用修正的基于短时傅里叶变换的脉内调制类型识别方法对多种雷达信号进行调制识别,仿真结果表明:与传统的单一调制波形相比,频率相位复合调制波形具有更好的抗识别性能。