專利名稱：一種偽隨機(jī)fsk信號(hào)的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及到設(shè)計(jì)偽隨機(jī)FSK(頻移鍵控)雷達(dá)信號(hào)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代軍事科技領(lǐng)域中，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，雷達(dá)的技術(shù)性能也在迅速提高。對(duì)雷達(dá)觀測(cè)隱身目標(biāo)的能力，反輻射導(dǎo)彈(ARM)與電子戰(zhàn)(EW)條件下的生存能力和工作有效性提出了更高的要求，對(duì)雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)特征參數(shù)和進(jìn)行目標(biāo)分類、目標(biāo)識(shí)別有了更強(qiáng)烈的需求。
雷達(dá)波形設(shè)計(jì)決定著雷達(dá)最基本的一些性能指標(biāo)，決定了雷達(dá)信號(hào)的產(chǎn)生和最佳接收信號(hào)處理設(shè)備的形式，它是雷達(dá)總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。如果雷達(dá)采用的是復(fù)雜度較低的波形，就容易被敵方截獲，而采用復(fù)雜度高、具有“圖釘型”模糊函數(shù)的波形，就能得到低截獲概率和強(qiáng)抗干擾性能。另外，雷達(dá)波形設(shè)計(jì)還要滿足雷達(dá)在特定工作的目標(biāo)環(huán)境下，檢測(cè)性能、測(cè)距精度和分辨力、測(cè)速精度和分辨力等性能的綜合要求。
調(diào)頻信號(hào)在雷達(dá)中得到了廣泛應(yīng)用。常見(jiàn)的信號(hào)形式，如線性調(diào)頻(LFM)信號(hào)、頻率步進(jìn)信號(hào)，隨機(jī)跳頻信號(hào)等。[見(jiàn)文獻(xiàn)①林茂庸，柯有安.雷達(dá)信號(hào)理論.北京國(guó)防工業(yè)出版社，1984。②D.R.Wehner.High Resolution Radar.Artech House，1987.③龍騰.頻率步進(jìn)雷達(dá)信號(hào)的多普勒性能分析.現(xiàn)代雷達(dá)，1996，Vol.18 No.231～38。④黃曉宇，沈福民.一種新的跳頻脈沖信號(hào)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法.現(xiàn)代雷達(dá)，2003，Vol.25 No.820～22。⑤Wensong Chu，Colbourn C.J.Optimal frequency-hopping sequences via cyclotomy.IEEETransactions on Information Theory，2005，Vol.51 Issue.31139～1141]。
線性調(diào)頻信號(hào)是通過(guò)非線性相位調(diào)制獲得的一種大時(shí)帶寬積信號(hào)。它的復(fù)包絡(luò)形式可表示成①u(mài)(t)=1Trect(tT)ejπKt2---(1)]]>式中T為脈沖寬度，K＝B/T為頻率變化斜率，B為頻率變化范圍，簡(jiǎn)稱頻偏。rect(t)為矩形窗函數(shù)，函數(shù)形式如下rect(t)=1,|t|<1/20,|t|>1/2---(2)]]>這種信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是匹配濾波器對(duì)回波的多普勒頻移不敏感，容易實(shí)現(xiàn)大帶寬，對(duì)提高分辨力有利，同時(shí)它也是一種具有良好抗干擾性能的信號(hào)形式。缺點(diǎn)主要是在輸出響應(yīng)中將出現(xiàn)一個(gè)與多普勒頻移成正比的附加時(shí)延，不利于精確測(cè)距。
頻率步進(jìn)信號(hào)是一組載頻以固定頻率增量變化的單頻脈沖串，它的復(fù)包絡(luò)形式可表示成③
u(t)=1/N·Σn=0N-1uc(t-nTr)·ej2πnΔft---(3)]]>式中N為頻率步進(jìn)脈沖串個(gè)數(shù)，Δf為頻率步進(jìn)間隔，uc(t)=1/T1rect(t/T1)]]>為矩形脈沖。Tl為子脈沖寬度，Tr為脈沖重復(fù)周期。這種信號(hào)取消了對(duì)接收機(jī)瞬時(shí)帶寬和反射信號(hào)近似穩(wěn)定的高采樣率要求，避免了波形設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題。它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能跳過(guò)那些受調(diào)頻廣播和移動(dòng)通訊等外界干擾的頻率，具有抗干擾性。但該波形對(duì)目標(biāo)徑向速度非常敏感，雷達(dá)與目標(biāo)間的徑向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致距離分辨力下降。
隨機(jī)跳頻信號(hào)是一組載頻增量隨機(jī)跳變的脈沖序列。它的復(fù)包絡(luò)形式可表示成④u(t)=1/N·Σn=0N-1uc(t-nTr)·ej2π(f0+bnfs)t---(4)]]>式中N為脈沖個(gè)數(shù)，uc(t)=1/Tprect(t/Tp),]]>Tr為脈沖重復(fù)周期，Tp為子脈沖寬度，f0為載波基頻，fs為單位頻率跳變量，bn∈{0，1，……，N-1}為跳頻數(shù)，它是一隨機(jī)變量，且稱B＝(b0，b1，……，bN-1)為跳頻編碼序列。這種信號(hào)的優(yōu)勢(shì)是具有強(qiáng)抗干擾能力和低截獲概率，能夠在惡劣的電磁環(huán)境下生存。它的不足是其回波經(jīng)常規(guī)匹配處理后的旁瓣較高。
線性調(diào)頻信號(hào)屬于模擬頻率調(diào)制信號(hào)，而頻率步進(jìn)信號(hào)和隨機(jī)跳頻信號(hào)同屬于數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)，這種信號(hào)頻率的跳變通常由一種偽隨機(jī)序列控制進(jìn)行，目前更多的情況是對(duì)這種偽隨機(jī)序列的研究，而沒(méi)有研究充分利用所探測(cè)目標(biāo)的特征信息來(lái)設(shè)計(jì)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于目標(biāo)特征信息設(shè)計(jì)偽隨機(jī)FSK信號(hào)的方法。
為了方便地描述本發(fā)明中的內(nèi)容，首先做以下幾個(gè)術(shù)語(yǔ)定義1.偽隨機(jī)FSK(頻移鍵控)信號(hào)偽隨機(jī)FSK信號(hào)是一種跳頻編碼序列遵循一定概率分布隨機(jī)變化的數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)。
2.偽隨機(jī)FSK信號(hào)復(fù)包絡(luò)形式如下u(t)=Σn=0N-1Π(t-nTT)ej2πant---(5)]]>式中N為跳頻子脈沖總數(shù)，T為子脈沖寬度，an為偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第n個(gè)子脈沖的頻率，對(duì)應(yīng)為跳頻編碼序列(FSK序列)，∑表示全體求和。
3.基頻頻率f0＝1/T (7)式中f0是基頻頻率，它表示本發(fā)明中偽隨機(jī)FSK信號(hào)的最小頻率，T為子脈沖寬度。
4.偽隨機(jī)FSK(頻移鍵控)信號(hào)表示方法跳頻數(shù)為K，跳頻子脈沖總數(shù)為N的偽隨機(jī)FSK信號(hào)表示成S-K×N-FSK。第一個(gè)字母S在這里是Statistic的縮寫(xiě)，表示本發(fā)明中的信號(hào)是遵循一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的隨機(jī)信號(hào)。
本發(fā)明提供一種偽隨機(jī)FSK信號(hào)的設(shè)計(jì)方法(如圖1所示)，其特征包括如下步驟步驟一獲得目標(biāo)一維距離像；發(fā)射并接收寬帶雷達(dá)信號(hào)，得到目標(biāo)一維距離像h(t)[見(jiàn)文獻(xiàn)⑥羅宏、許小劍、黃培康等.目標(biāo)寬帶雷達(dá)特征信號(hào)的建模和預(yù)測(cè).電子學(xué)報(bào)，1999，Vol.27 No.941～44]。
步驟二對(duì)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)，用下面方法，對(duì)其做傅立葉變換首先，對(duì)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)根據(jù)Nyquist采樣定理，選取2倍采樣，得到離散化的目標(biāo)一維距離像；然后，使離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)是2的整數(shù)次冪，若離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)不是2的整數(shù)次冪，離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)末尾補(bǔ)零使其滿足是2的整數(shù)次冪的條件；最后，利用FFT算法實(shí)現(xiàn)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)的傅立葉變換；步驟三對(duì)第二步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)傅立葉變換后的頻域數(shù)據(jù)，取絕對(duì)值，得到目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息；步驟四對(duì)第三步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息，用下面方法，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)首先，由第三步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息，截取前半部分幅頻值，得到一個(gè)元素個(gè)數(shù)等于目標(biāo)一維距離像h(t)傅立葉變換點(diǎn)數(shù)一半的數(shù)組；其次，對(duì)上面得到的元素個(gè)數(shù)等于h(t)傅立葉變換點(diǎn)數(shù)一半的數(shù)組，求這個(gè)數(shù)組所有元素的和，再把數(shù)組各個(gè)元素值除以求解到的這個(gè)和值，得到該數(shù)組歸一化后的數(shù)組；最后，對(duì)上面得到的歸一化后的數(shù)組，進(jìn)行如下定義數(shù)組中的元素位置值定義為倍頻數(shù)，該位置處的元素值大小定義為對(duì)應(yīng)倍頻數(shù)出現(xiàn)的概率，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)；概率密度函數(shù)形式如下f(an)=Σm=1Kpmδ(an-fm)---(8)]]>式中an為偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第n個(gè)子脈沖的頻率，fm＝m/T表示偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第m倍頻頻率，T為子脈沖寬度，fm在偽隨機(jī)FSK信號(hào)中出現(xiàn)的概率值為pm，[m＝1，2，…K]，K表示跳頻數(shù)。
如數(shù)組
那么這個(gè)數(shù)組中的每個(gè)元素值對(duì)應(yīng)公式(8)中的pm，上面數(shù)組中五倍頻出現(xiàn)的概率值就是p5＝0.17616038701410。
步驟五對(duì)第四步得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)，乘以偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻子脈沖總數(shù)N，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣；步驟六由第五步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣，用下面方法，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻編碼序列首先，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣個(gè)數(shù)(等于K)對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)元素個(gè)數(shù)等于K，元素值是從1到K逐次加1的矩陣，該矩陣稱為記錄各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置的矩陣(簡(jiǎn)稱為記錄元素位置矩陣)，即[1，2，3，……，K-1，K]。
然后，利用隨機(jī)函數(shù)rand()產(chǎn)生
上均勻分布的數(shù)，并且乘以跳頻數(shù)K，取整數(shù)，當(dāng)這個(gè)整數(shù)等于0時(shí)，整數(shù)值加1，得到一個(gè)在[1，K]上均勻分布的數(shù)；接著，利用上面得到的[1，K]上均勻分布的數(shù)與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置值比較，當(dāng)這個(gè)均勻分布的數(shù)等于某個(gè)元素位置時(shí)，則把這個(gè)元素位置處元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于這個(gè)均勻分布數(shù)處的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的第一個(gè)元素值。同理，將第二次抽取到的各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處的元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于第二次抽取值的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的第二個(gè)元素值。以此類推，如果各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處元素值為零，就把該零元素移位到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的后面，同時(shí)將該元素后的元素依次前移，使零元素出現(xiàn)在矩陣后面，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的移動(dòng)位置相對(duì)應(yīng)，也將記錄元素位置矩陣做同樣的移動(dòng)，并且將記錄元素位置矩陣最后的元素值等于0；再接著，對(duì)各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣進(jìn)行抽取時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)[1，K-1]上均勻分布的數(shù)，當(dāng)這個(gè)數(shù)值等于各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣某個(gè)元素位置時(shí)，則各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置處元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于這個(gè)均勻分布數(shù)處的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣當(dāng)前元素的值。同理，將下一次抽取到的各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處的元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于該次抽取值的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的目前元素值。以此類推，如果各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處元素值為零，就把零元素移位到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的后面，同時(shí)將該元素后的元素依次前移，使零元素出現(xiàn)在矩陣倒數(shù)第二個(gè)位置，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的位置移動(dòng)相對(duì)應(yīng)，也將記錄元素位置矩陣做同樣的移動(dòng)，并且將記錄元素位置矩陣倒數(shù)第二個(gè)的元素值等于0。繼續(xù)對(duì)各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣進(jìn)行抽取時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)[1，K-2]上均勻分布的數(shù)；同理，重復(fù)上述過(guò)程，直到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的所有元素值均為零，得到的元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N的序列，這個(gè)序列就是偽隨機(jī)FSK信號(hào)中的跳頻編碼序列。
第七步對(duì)第六步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻編碼序列，乘以基頻頻率f0，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)的各子脈沖頻率序列，即為[a0，a1，a2，……，aN-1]；第八步由第七步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)的各子脈沖頻率序列，按照下面公式(9)，得到本發(fā)明中的偽隨機(jī)FSK信號(hào)。
u(t)=Σn=0N-1Π(t-nTT)ej2πant---(9)]]>式中N為跳頻子脈沖總數(shù)，T為子脈沖寬度，an為偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第n個(gè)子脈沖的頻率，對(duì)應(yīng)為跳頻編碼序列(FSK序列)，∑表示全體求和。
從上面的信號(hào)的設(shè)計(jì)過(guò)程可以看出，本發(fā)明中的偽隨機(jī)FSK信號(hào)的設(shè)計(jì)與反映目標(biāo)特征信息的目標(biāo)一維距離像密切相關(guān)，彌補(bǔ)了已有調(diào)頻信號(hào)在信號(hào)設(shè)計(jì)中未考慮目標(biāo)特征信息的不足。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是從反映目標(biāo)特征信息的一維距離像h(t)，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中跳頻序列的概率分布信息，設(shè)計(jì)含有觀測(cè)目標(biāo)特征信息的信號(hào)，將信號(hào)的有限能量?jī)?yōu)化分配到目標(biāo)特征信息的重要頻率點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)對(duì)所觀測(cè)目標(biāo)的匹配。本發(fā)明中的信號(hào)設(shè)計(jì)方法能夠提高信號(hào)能量的利用效率，加大目標(biāo)回波信號(hào)的能量，信噪比得到一定程度的提高，增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力，同時(shí)信號(hào)中含有觀測(cè)目標(biāo)特征信息的性質(zhì)也使這種信號(hào)可應(yīng)用于目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域。
本發(fā)明中的偽隨機(jī)FSK信號(hào)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的信號(hào)是一種擴(kuò)頻信號(hào)形式，在通訊領(lǐng)域也具有一定的應(yīng)用價(jià)值。


圖1是偽隨機(jī)FSK信號(hào)的設(shè)計(jì)流程2是設(shè)定的一個(gè)類飛機(jī)目標(biāo)視界角為0度時(shí)一維距離像h(t)圖中橫坐標(biāo)表示距離單元數(shù)，縱坐標(biāo)表示歸一化的幅度值。
圖3是目標(biāo)一維距離像的幅頻中橫坐標(biāo)表示倍頻數(shù)，縱坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)倍頻處的幅度值。
圖4是偽隨機(jī)FSK信號(hào)的功率譜密度圖形圖中橫坐標(biāo)表示頻率(單位MHz)，縱坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)頻率處的幅度值。
圖5，圖6是任意兩次設(shè)計(jì)的偽隨機(jī)FSK信號(hào)圖形(前五個(gè)子脈沖周期)圖中橫坐標(biāo)表示時(shí)間(單位μs)，縱坐標(biāo)表示信號(hào)幅度值，
具體實(shí)施例方式
利用本發(fā)明的偽隨機(jī)FSK信號(hào)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行信號(hào)設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)仿真中跳頻數(shù)取為32，跳頻子脈沖總數(shù)取為64，即信號(hào)可以表示為S-32×64-FSK，子脈沖寬度T為0.25us，得到的結(jié)果如圖2～6所示。圖2是類飛機(jī)目標(biāo)0度視界角處的目標(biāo)一維距離像圖形。圖3是目標(biāo)一維距離像的幅頻圖，可以看出跳頻數(shù)(倍頻數(shù))共有32個(gè)。圖4是按照本發(fā)明中偽隨機(jī)FSK信號(hào)設(shè)計(jì)方法所得到信號(hào)的功率譜，從圖形可以看出，信號(hào)的功率譜和目標(biāo)一維距離像的幅頻圖形是一致的。眾所周知，目標(biāo)一維距離像反映了雷達(dá)目標(biāo)的散射特征信息，當(dāng)目標(biāo)某個(gè)頻率點(diǎn)處散射強(qiáng)度大時(shí)，目標(biāo)幅頻圖中對(duì)應(yīng)的幅度就大，散射強(qiáng)度弱時(shí)，目標(biāo)幅頻圖中對(duì)應(yīng)的幅度就小。由于偽隨機(jī)FSK信號(hào)的功率譜與目標(biāo)一維距離像圖形一致，因此當(dāng)目標(biāo)某個(gè)頻率點(diǎn)處散射強(qiáng)度大時(shí)，信號(hào)的能量就在該頻率點(diǎn)處加強(qiáng)，反之亦然。這樣就充分利用了偽隨機(jī)FSK信號(hào)有限的能量，提高了信號(hào)能量的效率，同時(shí)也加強(qiáng)了雷達(dá)信號(hào)回波能量的強(qiáng)度。由圖3和圖4還可以看出，兩個(gè)圖形處的0倍頻處有稍微不同，這是由于本發(fā)明的偽隨機(jī)FSK信號(hào)設(shè)計(jì)方法中，目標(biāo)幅頻圖中的0倍頻在偽隨機(jī)FSK信號(hào)中對(duì)應(yīng)為信號(hào)的1倍頻，目標(biāo)幅頻圖中的1倍頻在偽隨機(jī)FSK信號(hào)中對(duì)應(yīng)為信號(hào)的2倍頻，依次類推，這樣的處理方法不影響信號(hào)設(shè)計(jì)方法的有效性。
圖5，圖6是計(jì)算機(jī)仿真中任意兩次得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)圖形，很明顯偽隨機(jī)FSK信號(hào)前五個(gè)子脈沖的頻率都不同，如圖5中信號(hào)一倍頻出現(xiàn)在第二個(gè)子脈沖中，而圖6中，出現(xiàn)在第三個(gè)子脈沖中。從而可以看出所設(shè)計(jì)信號(hào)的偽隨機(jī)特性。
綜上所述，利用本發(fā)明中的偽隨機(jī)FSK信號(hào)設(shè)計(jì)方法，提高了信號(hào)能量的利用效率，并且信號(hào)形式與目標(biāo)特征信息有關(guān)，這對(duì)雷達(dá)探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)有重要意義。并且設(shè)計(jì)的信號(hào)具有良好的隨機(jī)性，可以應(yīng)用到電子對(duì)抗領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種偽隨機(jī)FSK信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，其特征包括如下步驟步驟一獲得目標(biāo)一維距離像；發(fā)射并接收寬帶雷達(dá)信號(hào)，得到目標(biāo)一維距離像；步驟二對(duì)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)，用下面方法，對(duì)其做傅立葉變換首先，對(duì)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)根據(jù)Nyquist采樣定理，選取2倍采樣，得到離散化的目標(biāo)一維距離像；然后，使離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)是2的整數(shù)次冪，若離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)不是2的整數(shù)次冪，離散化的目標(biāo)一維距離像采樣點(diǎn)數(shù)末尾補(bǔ)零使其滿足是2的整數(shù)次冪的條件；最后，利用FFT算法實(shí)現(xiàn)第一步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)的傅立葉變換；步驟三對(duì)第二步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)傅立葉變換后的頻域數(shù)據(jù)，取絕對(duì)值，得到目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息；步驟四對(duì)第三步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息，用下面方法，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)首先，由第三步得到的目標(biāo)一維距離像h(t)頻域數(shù)據(jù)的幅頻信息，截取前半部分幅頻值，得到一個(gè)元素個(gè)數(shù)等于目標(biāo)一維距離像h(t)傅立葉變換點(diǎn)數(shù)一半的數(shù)組；其次，對(duì)上面得到的元素個(gè)數(shù)等于h(t)傅立葉變換點(diǎn)數(shù)一半的數(shù)組，求這個(gè)數(shù)組所有元素的和，再把數(shù)組各個(gè)元素值除以求解到的這個(gè)和值，得到該數(shù)組歸一化后的數(shù)組；最后，對(duì)上面得到的歸一化后的數(shù)組，進(jìn)行如下定義數(shù)組中的元素位置值定義為倍頻數(shù)，該位置處的元素值大小定義為對(duì)應(yīng)倍頻數(shù)出現(xiàn)的概率，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)；概率密度函數(shù)形式如下f(an)=Σm=1Kpmδ(an-fm)]]>式中an為偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第n個(gè)子脈沖的頻率，fm＝m/T表示偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第m倍頻頻率，T為子脈沖寬度，fm在偽隨機(jī)FSK信號(hào)中出現(xiàn)的概率值為pm，[m＝1，2，…K]，K表示跳頻數(shù)。如數(shù)組
那么這個(gè)數(shù)組中的每個(gè)元素值對(duì)應(yīng)公式中的pm，上面數(shù)組中五倍頻出現(xiàn)的概率值就是p5＝0.17616038701410。步驟五對(duì)第四步得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)概率密度函數(shù)，乘以偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻子脈沖總數(shù)N，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣；步驟六由第五步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)中各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣，用下面方法，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻編碼序列首先，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣個(gè)數(shù)(等于K)對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)元素個(gè)數(shù)等于K，元素值是從1到K逐次加1的矩陣，該矩陣稱為記錄各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置的矩陣(簡(jiǎn)稱為記錄元素位置矩陣)，即[1，2，3，……，K-1，K]。然后，利用隨機(jī)函數(shù)rand()產(chǎn)生
上均勻分布的數(shù)，并且乘以跳頻數(shù)K，取整數(shù)，當(dāng)這個(gè)整數(shù)等于0時(shí)，整數(shù)值加1，得到一個(gè)在[1，K]上均勻分布的數(shù)；接著，利用上面得到的[1，K]上均勻分布的數(shù)與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置值比較，當(dāng)這個(gè)均勻分布的數(shù)等于某個(gè)元素位置時(shí)，則把這個(gè)元素位置處元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于這個(gè)均勻分布數(shù)處的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的第一個(gè)元素值。同理，將第二次抽取到的各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處的元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于第二次抽取值的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的第二個(gè)元素值。以此類推，如果各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處元素值為零，就把該零元素移位到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的后面，同時(shí)將該元素后的元素依次前移，使零元素出現(xiàn)在矩陣后面，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的移動(dòng)位置相對(duì)應(yīng)，也將記錄元素位置矩陣做同樣的移動(dòng)，并且將記錄元素位置矩陣最后的元素值等于0；再接著，對(duì)各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣進(jìn)行抽取時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)[1，K-1]上均勻分布的數(shù)，當(dāng)這個(gè)數(shù)值等于各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣某個(gè)元素位置時(shí)，則各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣元素位置處元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于這個(gè)均勻分布數(shù)處的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣當(dāng)前元素的值。同理，將下一次抽取到的各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處的元素值減1，同時(shí)把記錄元素位置矩陣中元素位置等于該次抽取值的元素值(倍頻數(shù))，保存為元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N矩陣的目前元素值。以此類推，如果各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的元素位置處元素值為零，就把零元素移位到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的后面，同時(shí)將該元素后的元素依次前移，使零元素出現(xiàn)在矩陣倒數(shù)第二個(gè)位置，與各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的位置移動(dòng)相對(duì)應(yīng)，也將記錄元素位置矩陣做同樣的移動(dòng)，并且將記錄元素位置矩陣倒數(shù)第二個(gè)的元素值等于0。繼續(xù)對(duì)各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣進(jìn)行抽取時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)[1，K-2]上均勻分布的數(shù)；同理，重復(fù)上述過(guò)程，直到各倍頻出現(xiàn)次數(shù)矩陣的所有元素值均為零，得到的元素個(gè)數(shù)等于跳頻子脈沖總數(shù)N的序列，這個(gè)序列就是偽隨機(jī)FSK信號(hào)中的跳頻編碼序列。第七步對(duì)第六步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)的跳頻編碼序列，乘以基頻頻率f0，得到偽隨機(jī)FSK信號(hào)的各子脈沖頻率序列，即為[a0，a1，a2，……，aN-1]；第八步由第七步得到的偽隨機(jī)FSK信號(hào)的各子脈沖頻率序列，按照下面公式，得到本發(fā)明中的偽隨機(jī)FSK信號(hào)。u(t)*=Σn=0N-1(t-nTT)ej2πant]]>式中N為跳頻子脈沖總數(shù)，T為子脈沖寬度，an為偽隨機(jī)FSK信號(hào)中第n個(gè)子脈沖的頻率，對(duì)應(yīng)為跳頻編碼序列(FSK序列)，∑表示全體求和。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種偽隨機(jī)頻移健控(FSK)信號(hào)設(shè)計(jì)方法。它是基于目標(biāo)特征信息設(shè)計(jì)偽隨機(jī)FSK信號(hào)方法。通過(guò)提取目標(biāo)一維距離像獲得信號(hào)中跳頻序列概率分布信息，并將信號(hào)有限能量?jī)?yōu)化分配到目標(biāo)特征信息的重要頻率點(diǎn)上。本發(fā)明設(shè)計(jì)方法有效提高了信號(hào)能量效率，加大目標(biāo)回信息能量，增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力。本發(fā)明設(shè)計(jì)的信號(hào)屬擴(kuò)頻信號(hào)形式，在通訊領(lǐng)域也有應(yīng)用參考價(jià)值。
文檔編號(hào)G01S7/28GK1967286SQ200510022088
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者周先敏, 張占勝, 唐海, 于衍 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)