专利名称：一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达信号设计领域，特别涉及噪声雷达中利用混沌映射设计混沌调频 雷达信号领域。
背景技术：
混沌是自然界非常普遍的现象，自然界中的大量动力学系统都可以认为是混沌动 力系统，而规则的运动只是在相对局部范围和短时间内存在。但是直到1963年美国气象学 家Lorenz在《大气科学》杂志上发表了《决定论周期》，描述了著名的蝴蝶效应，才揭开了对 混沌现象的深入研究的序幕。70年代，混沌学正式成立，在各个科学领域展开了混沌研究的 热潮。80年代后期，混沌技术在保密通信、信号检测等方面得到了广泛的应用。进入90年 代以后，混沛理论开始应用在雷达系统中。
噪声雷达是一种以噪声源作为发射信号或者信号调制形式的雷达，由于发射信号 的随机性质，噪声雷达具有十分优异的低截获概率性能和电子抗干扰的能力。其�：� 是理想的图钉型，同时具有高的距离和速度分辨率。因此，早在20世纪60年代美国和欧洲 的一些国家就对噪声雷达给予了广泛的关注。但是，由于当时受电子元器件的制造工艺和 技术水平的限制，对于噪声雷达的研究基本都处于理论分析阶段。直到20世纪80年代以 后，随着固态微波器件和超大规模集成电路的出现让噪声信号的实现成为可能，对于噪声 雷达的应用性研究才逐渐增多。
混沌信号是由确定性系统产生的类噪声信号，混沌信号具有初值敏感性、非周期 性和长期不可预测性等性质。对混沌信号的研究，是从80年代后期展开的。Leon OChua 首先研究了二阶数字滤波器中的混沌现象，并运用混沌数字滤波器产生伪随机数。Torhu Kohda等人研究了由混沛非线性映射产生的伪随机序列，给出了这类映射产生Bernoulli 序列的一个简单充分条件。相比于噪声信号而言，混沌信号更加容易产生和控制，利用混沌 信号来代替噪声信号实现噪声雷达是一种很好的选择。
但是，现有的利用混沌信号进行雷达信号调频得到的混沌调频雷达信号的旁 瓣比较高。于是提出了许多改进的方法。文献Bin, C·，et al. , Chaotic Signals with Weak-StructureUsed for High Resohution Radar Imaging. 2009: p. 325-330.提出了 利用弱结构特性来指导混沌映射的产生，并以此提出了多段Bernoulli混沌映射；文 献 Yang, J. , et al. Frequencymodulated radar signals based on high dimensional chaotic maps, in Signal Processing (ICSP)，2010IEEE IOth International Conference on. 2010.利用高维混沌映射产生混沌调频信号，以此降低雷达信号自相关函数的旁瓣；文 献 Yunkai, D.，H. Yinghui, and G. Xupu, Hyper ChaoticLogistic Phase Coded Signal and Its Sidelobe Suppression. Aerospace and Electronic Systems, IEEETransactions on, 2010. 46(2) :p. 672-686.利用超混沛Logistic相位编码结合Tikhonov方法来抑制旁 瓣。但是，上述这些方法都没有考虑硬件实现混沌映射时量化字长的影响，在实际系统中利 用数字器件实现混沌映射时，量化字长总是有限的。产生的混沌信号本质上是一种伪随机信号，最大周期由数字器件的字长决定。当量化的字长为M时，一维映射的最大周期不超过 2M，N维映射的最大周期不超过2 。
为了解决量化字长带来的影响，本文提出了一种基于组合映射的混沌调频信号。 组合映射由于具有更加复杂的相空间结构，已经应用在保密通信领域，但目前在雷达领域 应用还比较少。本发明中的组合映射由Logistic映射和Bernoulli映射组合而成,也可以 用于其他混沛映射的组合。以Logistic映射作为父映射,产生各Bernoulli子映射的参数， 再将各参数下的Bernoulli映射子序列组合起来得到组合映射序列。发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术在数字器件产生混沌映射序列的过程中，数 字器件的量化字长破坏序列混沌特性的缺陷，本发明提供了一种对数字器件量化字长不敏 感的混沌调频雷达信号，即一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法及系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方 法，所述方法包含
步骤101)产生组合映射混沌序列，所述组合映射混沌序列为将第一混沌映射作 为父映射，产生第二混沌映射的子映射参数，并将各参数下的第二混沌映射子序列组合得 到组合映射序列；
步骤102)将所述组合映射序列用于雷达信号调频，得到基于组合映射混沌调频雷 达信号；
其中，所述的第一映射的值域经过平移和伸缩变换得到的参数，能够使第二映射 满足混沌特性；
所述第二映射的值域范围有界，要使该映射满足混沌特性，该映射的参数需要 满足一定的条件，比如Bernoulli映射需要满足1. 4 < B < 2，Logistic映射需要满足 3. 569945 < u < 4。
上述步骤101)进一步包含
步骤101-1)以Logistic映射作为父映射，产生各Bernoulli子映射的参数B ;
步骤101-2)将每个参数B下的Bernoulli映射子序列组合起来,得到组合映射序 列。
基于上述方法，本发明还提供了一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生系 统，所述系统包含
组合映射产生模块，用于产生组合映射混沌序列，所述组合映射混沌序列为将第 一混沌映射作为父映射，产生第二混沌映射的子映射参数，并将各参数下的第二混沌映射 的子序列组合得到组合映射序列；
雷达信号调频�？椋糜诮楹嫌成洳？槭涑龅淖楹嫌成湫蛄杏糜诶状镄藕� 调频，得到基于组合映射混沌调频雷达信号。
上述第一混沌映射为Logistic映射，第二混沌映射为Bernoulli映射。
上述组合映射产生�？榻徊桨�
第一映射子�？椋糜谝訪ogistic映射作为父映射，产生各个Bernoulli子映射 的参数B ；
组合映射产生子模块，用于将每个参数B下的Bernoulli子映射序列组合起来，得 到组合映射序列。
与现有技术相比，本发明的优点在于
本发明能够克服在数字器件产生混沌映射序列的过程中，数字器件的量化字长破 坏序列混沌特性的缺陷。在量化字长较短的情况下，本发明产生的混沌调频雷达信号依旧 具有低的峰值旁瓣比，以及强的抗干扰能力。在相同的雷达信号时宽下，本发明产生的混沌 调频雷达信号更适合产生大带宽的信号。
图1是组合映射的结构示意图2是组合映射的相空间结构及性能比较示意图3 Ca)是不考虑字长时组合映射自相关函数及性能比较示意图3 (b)是字长为14位时组合映射自相关函数及性能比较示意图4 (a)是不考虑字长时组合映射熵及性能比较示意图4 (b)是字长为14位时组合映射熵及性能比较示意图5 Ca)是不考虑字长时组合映射混沌调频信号自相关函数及性能比较示意图5 (b)是字长为14位时组合映射混沌调频信号自相关函数及性能比较示意图6 Ca)是不考虑字长时组合映射混沌调频信号功率谱及性能比较示意图6 (b)是字长为14位时组合映射混沌调频信号功率谱及性能比较示意图7 Ca)是不考虑字长时混沌调频信号功率谱方差随信号带宽变化示意图7 (b)是字长为14位时混沌调频信号功率谱方差随信号带宽变化示意图8是量化字长对混沌调频信号功率谱平坦度的影响随信号带宽变化示意图；具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细介绍。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的设计 方法。其中，所述组合映射由Logistic映射和Bernoulli映射组合而成，也可用于其他 混沌映射的组合(例如第一映射为Tent映射和第二映射为Bernoulli映射，第一映射为 Quadratic映射(二次映射)和第二映射为Tent映射等；且当采用第一混沌映射和第二混 沌映射分别为帐篷Tent映射及Bernoulli映射，此时，由于Tent映射的值域范围在-0. 5 < Xn < 0.5，Bernoulli映射的参数B范围在1. 4 < B < 2，因此，参数计算公式为Bm = 0. 6 *xm+l. 7)。以所述Logistic映射作为父映射,用于产生所述Bernoulli子映射的参数， 将不同参数下的Bernoulli子映射序列组合得到组合映射序列，将所述组合映射序列用于 雷达信号调频，得到基于组合映射的混沌调频雷达信号。其中混沌调频信号的方法是固定 的，利用混沌序列雷达信号调频的方法见公式(7)。而本发明的最大的创新点在于利用了简 单的方法产生了新的组合映射混沌序列，利用该序列进行调频得到的雷达信号比现有技术 的混沌调频信号在性能上有显著的提升。同时解决了在数字系统实现混沌调频信号的一个 局限性量化字长破坏混沌序列的混沌特性。
上述Bernoulli映射和Logistic映射是可以相互颠倒的。只是从第一映射的值域到第二映射的参数计算公式就不一样了，假如令Bernoulli映射为第一映射，Logistic映射为第二映射，则参数的计算公式应该为um = O. 43 *xm+3. 785，其中XmSBernoulli映射序列，Um为第111个Logistic映射子序列的参数。上述技术方案中,所述组合映射由Logistic 映射和Bernoulli映射组合而成，也可用于其他混沌映射的组合。
上述技术方案中，将Logistic映射作为父映射，用于产生Bernoulli子映射的参数，将不同参数下的Bernoulli子映射序列组合起来，得到组合映射序列。
上述技术方案中，将所述组合映射用于雷达信号调频，得到基于组合映射的混沌调频雷达信号。
(I)组合混沌映射
1.1组合混沌映射的产生
一维离散时间混沌映射的形式可以写为f: Φ — Φ，令Φ (η At)是混沌映射 Φ (t)的离散形式，则
权利要求
1.一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法，所述方法包含 步骤101)产生组合映射混沌序列，所述组合映射混沌序列为将第一混沌映射作为父映射，产生第二混沌映射的子映射参数，并将各参数下的第二混沌映射子序列组合得到组合映射序列； 步骤102)将所述组合映射序列用于雷达信号调频，得到基于组合映射混沌调频雷达信号; 其中，所述的第一混沌映射的值域经过平移和伸缩变换得到的参数，能够使第二映射满足混沌特性的条件； 所述第二映射的值域范围有界，同时满足混沌特性。
2.根据权利要求1所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法，其特征在于，所述第一混沛映射为Logistic映射,第二混沛映射为Bernoulli映射。
3.根据权利要求2所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法，其特征在于，所述步骤101)进一步包含 步骤101-1)以Logistic映射作为父映射，产生各个Bernoulli子映射的参数B ; 步骤101-2)将每个参数B下的Bernoulli映射子序列组合起来,得到组合映射序列。
4.根据权利要求1所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法，其特征在于，所述第一混沌映射为Tent映射，第二混沌映射为Bernoulli映射。
5.一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生系统，所述系统包含 组合映射产生模块，用于产生组合映射混沌序列，所述组合映射混沌序列为将第一混沌映射作为父映射，产生第二混沌映射的子映射参数，并将各参数下的第二混沌映射的子序列组合得到组合映射序列； 雷达信号调频�？椋糜诮楹嫌成洳？槭涑龅淖楹嫌成湫蛄杏糜诶状镄藕诺髌担玫交谧楹嫌成浠煦绲髌道状镄藕�。
6.根据权利要求5所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生系统，其特征在于，所述第一混沛映射为Logistic映射,第二混沛映射为Bernoulli映射。
7.根据权利要求6所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生系统，其特征在于，所述组合映射产生�？榻徊桨� 第一映射子�？椋糜谝訪ogistic映射作为父映射，产生各个Bernoulli子映射的参数B ; 组合映射子�？椋糜诮扛霾问鼴下的Bernoulli映射子序列组合起来，得到组合映射序列。
8.根据权利要求5所述的基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生系统，其特征在于，所述第一混沌映射为Tent映射，第二混沌映射为Bernoulli映射。
全文摘要
本发明涉及一种基于组合映射的混沌调频雷达信号的产生方法及系统，所述方法包含步骤101)产生组合映射混沌序列，所述组合映射混沌序列为将第一混沌映射作为父映射，产生第二混沌映射的子映射参数，并将各参数下的第二混沌映射的子序列组合得到组合映射序列；步骤102)将所述组合映射序列用于雷达信号调频，得到基于组合映射混沌调频雷达信号；所述第一混沌映射为Logistic映射，第二混沌映射为Bernoulli映射。在数字系统实现混沌调频雷达信号的过程中，本发明解决了量化字长破坏混沌序列的混沌特性的局限性；同时，产生的基于组合映射混沌调频信号比传统的混沌调频信号在性能上有显著的提升。
文档编号G01S7/02GK103018717SQ20121048855
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者杨启伦, 张云华, 顾祥 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心
