OFDM雷达若干关键技术研究

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OFDM雷达信号是近年来新兴的一种宽带雷达信号,因其波形设计灵活、距离分辨率高、抗干扰能力强、频谱利用率高、易于实现数字化等优点,在雷达系统中具有广泛的应用前景。但是,OFDM信号在雷达导引头中的研究应用相对较少,基于此,本文以雷达导引头为背景,围绕着OFDM雷达的距离—多卜勒二维成像处理、OFDM雷达信号的峰均比抑制以及OFDM雷达信号的抗截获性能评估等关键技术进行了具体深入的研究。本文的主要研究内容如下:首先,从雷达系统的角度给出了OFDM雷达的发射信号模型,分析了OFDM通信信号与OFDM雷达信号在形式与信号处理方法上的差异性,分析了OFDM信号的包络非恒定性;针对相参宽带制导雷达常用的距离—多卜勒成像方式,建立各种信号模型以及信号处理模型,提出了一种基于二维匹配滤波处理的OFDM雷达距离—多卜勒二维成像方法及其弹载实时实现算法,并通过理论分析及仿真结果证明了本文方法的有效性。其次,分析OFDM信号的高峰均比及其对雷达系统的影响,分析现有的降低OFDM信号峰均比的方法,即信号预畸变处理技术、编码类技术和概率类技术,重点分析了峰均比抑制的PTS(部分序列传输)方法,针对PTS方法的相位因子优化问题,提出一种遗传模拟退火算法,该方法可以实现峰均比抑制性能以及相位因子优化效率之间的合理折中;针对未加权OFDM雷达信号、相位加权和幅度加权的OFDM雷达信号、相同编码序列的O FDM雷达信号和循环编码序列的OFDM雷达信号等不同形式的OFDM信号进行了MATLAB仿真计算;理论分析及仿真结果证明了本文方法的有效性。最后,从抗截获的角度出发,分析了常见的低截获雷达信号,如:线性调频脉冲信号、相位编码信号、频率编码信号,其中,重点对OFDM雷达信号的抗截获性能进行了分析。文中针对循环自相关法等现代截获处理方法,从离散时间信号处理的角度,推导了截获接收机的信号处理增益以及循环自相关积累因子,计算了线性调频信号、二相编码信号和OFDM信号的循环自相关积累因子U值,并在低信噪比的情况下对三种信号的抗截获性能进行了仿真分析。理论分析和实验仿真结果表明:在高/中重频情况下,OFDM脉冲信号具有相对较好的抗截获性能,高重频OFDM脉冲信号是一种比较容易满足雷达导引头低截获性能要求的信号形式。研究结果表明:高重频OFDM雷达信号具有良好成像能力以及良好的抗截获性能和抗干扰性能,其峰均功率比较高的缺点可以通过恰当的峰均比抑制方法加以克服。
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