吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (3): 994-999.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180003

• • 上一篇    下一篇

NLFM⁃Costas射频隐身雷达信号设计及分析

付银娟(),李勇(),徐丽琴,张昆辉   

  1. 西北工业大学 电子信息学院, 西安 710072
  • 收稿日期:2018-01-03 出版日期:2019-05-01 发布日期:2019-07-12
  • 通讯作者: 李勇 E-mail:ffuyinjuan@163.com;ruikel@nwpu.edu.cn
  • 作者简介:付银娟(1977?),女,讲师,博士研究生. 研究方向:雷达射频隐身技术. E?mail:ffuyinjuan@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金项目(61402365)

Design and analysis of NLFM⁃Costas RF stealth radar signal

Yin⁃juan FU(),Yong LI(),Li⁃qin XU,Kun⁃hui ZHANG   

  1. Department of Electronics Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
  • Received:2018-01-03 Online:2019-05-01 Published:2019-07-12
  • Contact: Yong LI E-mail:ffuyinjuan@163.com;ruikel@nwpu.edu.cn

摘要:

为了降低雷达信号被无源探测系统截获的概率,本文提出了脉间Costas频率编码、脉内非线性调频的NLFM?Costas复合信号,理论上分析了信号模型,通过数值仿真得到NLFM?Costas信号的功率谱(PSD)、模糊函数、峰值旁瓣电平(PSL)和积分旁瓣电平(ISL)等。结果表明,NLFM?Costas复合信号具有近似 “图钉型”模糊函数,自相关性能良好。该信号相比NLFM信号、Costas信号及LFM?Costas复合信号均具有更好的射频隐身性能,在现代战场环境下具有良好的应用前景。

关键词: 信息处理技术, 射频隐身, 截获因子, 模糊函数, 自相关函数, 峰值旁瓣电平, 积分旁瓣电平

Abstract:

This paper presents the Nonlinear Frequency Modulation (NLFM)?Costas hybrid signal with the complex methods of interpulse Costas frequency coded modulation and intrapulse Nonlinear Frequency Modulation (NLFM). The signal construction is analyzed in theory and four critical parameters are obtained, such as Power Spectrum Density (PSD), ambiguity function, Peak Sidelobe Level (PSL) and Integral Sidelobe Level (ISL). The experimental results show that the NLFM?Costas hybrid signal has the “thumbtack” ambiguity function and better autocorrelation property. The NLFM?Costas signal can achieve better RF stealth performance than NLFM signal or Costas signal or LFM?Costas hybrid signal and it has good application prospects in modern battlefield environment.

Key words: information processing technology, RF stealth, intercept factor, ambiguity function, autocorrelation function, peak sidelobe level(PSL), integral sidelobe level(ISL)

中图分类号: 

  • TN958

图1

Costas信号的时频分布"

图2

Costas信号的功率谱"

图3

Costas信号的模糊函数"

图4

Costas信号的自相关函数"

表1

采用不同窗函数时NLFM信号的自相关特性"

指标 Hamming Blackman Hanning Taylor
PSL/dB -28.84 -29.51 -25.61 -29.07
ISL/dB -23.79 -23.79 -21.27 -23.51
主瓣/μs 0.026 0.032 0.028 0.026

图5

NLFM信号的时频分布"

图6

NLFM信号的功率谱"

图7

NLFM信号的自相关函数"

图8

NLFM信号的模糊函数"

图9

NLFM?Costas复合信号时频序列图"

图10

NLFM?Costas信号的功率谱"

图11

NLFM?Costas信号的模糊函数"

图12

NLFM?Costas信号局部自相关函数"

表2

自相关特性比较"

指标 Costas NLFM NLFM?Costas LFM LFM?Costas
PSL/dB -13.59 -28.84 -44.84 -13.44 -17.89
ISL/dB -10.22 -23.79 -41.60 -9.84 -17.05
主瓣/μs 0.049 0.026 0.022 0.024 0.016

图13

LFM?Costas信号局部自相关函数"

1 Lynch D A . Introduction to RF Stealth[M]. America:SciTech Publishing Inc Press,2004:23⁃25.
2 Schleher D C . LPI radar: fact or fiction[J]. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine,2006,21(5):3⁃6.
3 Schrick G , Wiley R G . Interception of LPI radar signals[C]∥IEEE 1990 International Radar Conference,Arlington, VA,1990:108⁃111.
4 汪飞,李海林,夏伟杰,等 . 低截获概率机载雷达信号处理技术[M]. 北京:科学出版社,2017:233⁃241.
5 Costas J P . A study of a class of detection waveforms having nearly ideal range⁃doppler ambiguity properties[J]. Proceedings of the IEEE,1984,72(8):996⁃1009.
6 Levanon N , Mozeson E . Modified costas signal[J]. IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems,2004,40(3):946⁃953.
7 李英祥,周先敏 . 一种具有LPI特性的雷达信号:新的FSK/PSK信号[J]. 信号处理,2002,18(2):177⁃179.
Li Ying⁃xiang , Zhou Xian⁃min . A new FSK/PSK radar signal characterized with LPI[J]. Signal Processing,2002,18(2):177⁃179.
8 Yang Hong⁃bing , Zhou Jian⁃jiang , Wang Fei , et al . Design and analysis of Costas/PSK RF stealth signal waveform[C]∥IEEE CIE International Conference on Radar,Chengdu,China,2011:1247⁃1250.
9 Touati N , Tatkeu C , Chonavel T , et al . Phase coded Costas signals for ambiguity function improvement and grating lobes suppression[C]∥IEEE 78th Vehicular Technology Conference,Las Vegas,NV,2013:1⁃5.
10 Liu Feng , Mu Shan⁃xiang , Lv Wang⁃han , et al . MIMO SAR waveform separation based on Costas⁃LFM signal and co⁃arrays for maritime surveillance[J]. IET Journals & Magazines,2017,26(1):211⁃217.
11 罗美方,郝志梅,王强 . LFM⁃频率编码复合低截获波形信号处理方法[J]. 电子科技大学学报,2017,46(2):335⁃339.
Luo Mei⁃fang , Hao Zhi⁃mei , Wang Qiang . Signal processing technique for LFM/FSK hybrid LPI waveform[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China,2017,46(2):335⁃339.
12 付银娟,李勇,黄琼丹,等 . OFD⁃NLFM 雷达信号的优化设计及射频隐身性能分析[J]. 系统工程与电子技术,2017,39(10):2209⁃2214.
Fu Yin⁃juan , Li Yong , Huang Qiong⁃dan , et al . Optimized design of OFD⁃NLFM radar signals and analysis of RF stealth performance[J]. Systems Engineering and Electronics,2017,39(10):2209⁃2214.
13 冯西安,张杨梅,苏建军 . 基于Costas 编码脉冲串的低截获声呐波形设计方法[J]. 西北工业大学学报,2014,32(6):882⁃886.
Feng Xi⁃an , Zhang Yang⁃mei , Su Jian⁃jun . Waveform design for low interception active sonar based on Costas sequence[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University,2014,32(6):882⁃886.
14 Pan Yi⁃chun , Peng Shi⁃rui , Yang Ke⁃feng ,et al . Optimization design of NLFM signal and its pulse compression simulation[C]∥IEEE International Radar Conference,Arlington,VA,2005:383⁃386.
15 Eustice D , Baylis C , Marks R J . Woodward's ambiguity function: from foundations to applications[C]∥2015 Texas Symposium on Wireless and Microwave Circuits and Systems,Waco,TX,2015:1⁃17.
[1] 托乎提努尔,张海龙,王杰,王娜,冶鑫晨,王万琼. 基于图形处理器的高速中值滤波算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 979-985.
[2] 苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳. 结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1887-1894.
[3] 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[4] 李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳. 基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1910-1916.
[5] 黄勇,杨德运,乔赛,慕振国. 高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1904-1909.
[6] 应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮. 基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1917-1924.
[7] 陆智俊,钟超,吴敬玉. 星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1925-1930.
[8] 刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾. 基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1931-1937.
[9] 单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武. 动态压缩感知波达方向跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1938-1944.
[10] 姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红. 双Duffing振子逆向联合信号检测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1282-1290.
[11] 全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭. 基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1291-1297.
[12] 陈涛, 崔岳寒, 郭立民. 适用于单快拍的多重信号分类改进算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 952-956.
[13] 陈绵书, 苏越, 桑爱军, 李培鹏. 基于空间矢量模型的图像分类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 943-951.
[14] 孟广伟, 李荣佳, 王欣, 周立明, 顾帅. 压电双材料界面裂纹的强度因子分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 500-506.
[15] 林金花, 王延杰, 孙宏海. 改进的自适应特征细分方法及其对Catmull-Clark曲面的实时绘制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 625-632.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李月英,刘勇兵,陈华 . 凸轮材料的表面强化及其摩擦学特性
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1064 -1068 .
[2] 王超,宋克柱,唐进 . 高性能水下地震数据采集系统设计与实现[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 168 -172 .
[3] 许思传,李荣庆,程钦,郭英男,张纪鹏,孙济美,王永富 . 边界条件对乙醇HCCI发动机燃烧的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 74 -78 .
[4] 杨文,石永久,王元清,施刚 . 结构钢焊接残余应力三维有限元分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 347 -0352 .
[5] 张大庆;何清华;郝鹏;陈欠根 . 液压挖掘机铲斗轨迹跟踪的鲁棒控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 934 -938 .
[6] 杨树凯,宋传学,安晓娟,蔡章林 . 用虚拟样机方法分析悬架衬套弹性对
整车转向特性的影响
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 994 -0999 .
[7] 冯金巧;杨兆升;张林;董升 . 一种自适应指数平滑动态预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1284 -1287 .
[8] 孙丹丹,李新,苗建松,丁炜 . 基于时延和跳数的Ad hoc网络流量分配算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 881 -884 .
[9] 朱庆林;王庆年;曾小华;于远彬;王鹏宇 . 基于V模式的混合动力汽车多能源动力总成控制器开发平台[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1242 -1246 .
[10] 徐安,乔向明. 基于更新理论的复杂设备故障率表达[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(03): 359 -0362 .