基于制导雷达的通信信号处理研究

论文摘要

基于制导雷达的通信信号处理技术,是通过雷达与己方导弹之间的实时通信和信息交换,控制导弹的飞行轨迹,完成制导的目的。为实现该目的,本文从以下3个方面进行研究：(1)设计了合理的通信流程和波形参数来提高信息提取的能力；(2)将扩频通信技术用于制导雷达的通信中,解决了直接序列扩频信号的解码问题,获得了良好的抗干扰能力和隐蔽性；(3)采用正确有效的信号处理算法实现了整个通信流程。通过仿真实验验证算法的正确性,并在硬件平台上实现通信流程。本文首先从系统设计角度出发,给出了雷达与己方导弹的通信流程,并根据系统要求合理设计各种通信波形的参数及选取合适的扩频码。然后,重点研究了基于制导雷达的通信信号处理算法,包括2DPSK调制解调、带通采样、基于匹配滤波和频域分段相关的脉冲压缩处理和恒虚警处理等；并推导了考虑导弹多普勒频率情况下的脉压损失和主旁瓣比的数学表达式,定量描述了由于导弹多普勒频率引起的脉压损失和主旁瓣比恶化。同时,在MATLAB环境下对上述算法进行了仿真,验证了算法的正确性。最后,在基于XC5VFX70T FPGA的硬件平台上实现了通信信号处理流程。硬件调试结果表明：本文设计的通信流程和波形参数合理,采用的信号处理算法有效,实现了雷达与己方导弹之间的信息交换。同时采用扩频技术降低了发射信号功率谱密度,提高了抗干扰能力和隐蔽性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究历史及发展
• 1.3 论文结构安排
• 2 系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 制导雷达系统结构
• 2.3 雷达与导弹的通信流程
• 2.4 信号波形设计
• 2.5 信号参数设计
• 2.6 扩频码选取
• 2.7 本章小结
• 3 信号处理算法研究及仿真实验
• 3.1 引言
• 3.2 信号模型及处理流程
• 3.2.1 雷达/导弹发射信号模型及信号产生流程
• 3.2.2 2DPSK调制
• 3.2.3 雷达/导弹接收信号模型及信号处理流程
• 3.2.4 2DPSK解调
• 3.3 带通采样
• 3.4 脉冲压缩处理
• 3.4.1 基于匹配滤波的脉压处理
• 3.4.2 基于FFT-IFFT的频域直接脉压理处理
• 3.4.3 基于FFT-IFFT的频域分段脉压处理
• 3.4.4 多普勒频率引起的脉压损失分析
• 3.4.5 脉压输出主旁瓣比与多普勒频率的关系
• 3.5 恒虚警处理
• 3.5.1 邻近单元平均恒虚警
• 3.5.2 两侧单元平均取大恒虚警
• 3.6 仿真实验
• 3.6.1 仿真参数
• 3.6.2 收发信号的波形及频谱
• 3.6.3 带通采样后信号波形及频谱
• 3.6.4 脉压处理和CFAR处理结果
• 3.6.5 脉压损失和主旁瓣比与多普勒频率的关系
• 3.7 本章小结
• 4 信号处理算法的硬件实现
• 4.1 引言
• 4.2 硬件平台设计
• 4.2.1 硬件框图及实物图
• 4.2.2 XC5VFX70T FPGA
• 4.2.3 时钟模块设计
• 4.2.4 DAC和ADC模块设计
• 4.3 基于FPGA的信号处理算法实现
• 4.3.1 ISE及VHDL语言
• 4.3.2 数字中频信号的产生
• 4.3.3 匹配滤波脉压处理的实现
• 4.3.4 重叠保留法FFT-IFFT脉压处理的实现
• 4.3.5 CFAR处理及信息恢复
• 4.4 调试结果
• 4.4.1 调试参数
• 4.4.2 发送端信号的仿真调试结果
• 4.4.3 接收端信号的仿真调试结果
• 4.5 本章小结
• 5 结束语
• 致谢
• 参考文献