随着电子对抗技术的发展,雷达所处电磁环境日趋复杂,生存问题面临严峻挑战。因此,如何确保雷达同时具有良好探测性能和低发现、低截获概率以及良好电磁兼容性,已成为现代雷达设计者需要着重考虑的关键问题之一。噪声雷达采用随机噪声作为雷达发射波形,对其他噪声的干扰具有天然免疫力,但真正理想的随机噪声不易获得,且难以复现和处理,不利于实际工程应用,因此,通常采用伪随机信号代替随机噪声。混沌信号具有类噪声特性,但与随机噪声相比,更易产生、复现和处理,是一类良好的随机雷达信号源,将混沌理论用于雷达领域有着重要理论意义和工程价值。本文针对混沌雷达系统及波形设计中的相关问题展开了深入研究,主要工作和创新点有:1.研究了随机噪声与混沌信号的特性差异,并提出了一种混沌信号噪声化普适算法。混沌具有初值敏感、非周期等特性,理论上而言,十分适合用于噪声雷达,然而事实上,混沌系统内在的确定性决定了大量混沌信号无法直接用作雷达波形。混沌噪声化方法基于浮点数值在计算机中的表示,通过对混沌信号尾数进行异或和交织运算,从而形成新的混沌信号,新混沌信号与均匀分布的随机信号具有相同的统计特性。混沌噪声化方法为弱化混沌内在结构性提供了普适的方法,从而大大扩充了可用于噪声雷达的混沌系统。2.研究了多值混沌映射特性,并提出了一种分段线性李萨茹混沌系统。用随机噪声对雷达波形特征进行实时编程加密,可以设计出适应性更强、更安全的雷达系统,因此,基于混沌系统实现不可预测的信号有重要意义。基于对Logistic解析解的分析,并将其形式一般化,研究了解析解中参数与解的性质,在数值精度不受限情况下,存在有界、非周期、无限步不可预测的解序列,该现象称为确定系统的随机性,而分段线性李萨茹混沌映射是生成不可预测序列的一种重要实现方式(模型)。3.研究了超低旁瓣雷达波形的设计,并提出了一种以最小化峰值旁瓣电平为目标的循环迭代数值优化方法。基于环境和目标场景先验信息的雷达波形设计及选择是自适应雷达的重要实现方式之一,而循环迭代数值优化方法能实现动态、多参数约束的雷达波形设计。具体而言,可以设计动态峰值平均功率比、抑制指定延迟区间旁瓣的雷达波形;同时,对算法的两个主要步骤进行了速度优化以适于工程应用。结合混沌的初值敏感、类噪声以及良好的相关特性,基于循环迭代数值优化方法可以产生大样本容量的MIMO雷达波形集。4.研究了压缩感知混沌雷达成像算法,并提出了一种基于混沌的观测矩阵设计方法和一种压缩感知重构算法。根据雷达成像模型,回波信号是发射波形延迟形式的线性组合,而组合系数即为雷达目标后向散射系数。设计了一种统计独立的混沌雷达波形,对其延迟形式组成的矩阵进行裁剪,从而构造出混沌观测矩阵。仿真结果表明,混沌观测矩阵与多数随机观测矩阵性能相当,但更容易实现;压缩感知重构算法方面,利用蝙蝠算法的全局优化特点,结合混沌的遍历性,提出了一种混沌蝙蝠算法-广义正交匹配追踪重构算法,其重构性能与广义正交匹配追踪重构算法相当,但在处理大规模问题时,具有明显的处理速度优势。