基于DSP離散頻率編碼雷達信號的實現(xiàn)

摘要：離散頻率編碼序列集合是一種具有良好自相關(guān)和互相關(guān)性的正交編碼波形序列集合，其信號可以提升網(wǎng)狀多雷達系統(tǒng)的目標(biāo)搜索能力、追蹤與識別能力。為了設(shè)計這種信號，需要求解NP-難的組合優(yōu)化問題，且考慮到DSP的速度限制和信號產(chǎn)生的實時性要求，采取簡單有效的局部搜索算法，并利用TI公司的TMS320F28335和BB公司的DAC7724完成目標(biāo)算法和波形輸出，得到了符合要求的波形。
關(guān)鍵詞：離散頻率編碼序列；局部搜索算法；數(shù)字信號處理器；數(shù)／模轉(zhuǎn)換

0 引言
隨著信息融合技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)狀多雷達系統(tǒng)的目標(biāo)搜索能力、追蹤與識別能力都得到了極大的提升，進而憑借其高性能得到更加廣泛的應(yīng)用。然而，為了避免自干擾和檢測混亂，網(wǎng)狀雷達系統(tǒng)的信號需要特殊設(shè)計。如果系統(tǒng)傳送的波形屬于一個正交編碼波形集合，而這個波形集合中的任一波形都具有近似沖擊函數(shù)的自相關(guān)性，且任兩波形間無互相關(guān)性，系統(tǒng)就可以根據(jù)實時需求來在單基、雙基、多基之間轉(zhuǎn)換，從而達到比傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)更強的目標(biāo)探測、追蹤、識別能力。
正交頻率編碼也屬于一種跳頻技術(shù)，可以抑制信號傳輸過程中的多徑干擾，提高信噪比，更可以避免雷達信號被截獲，提高雷達站的安全性。同時，信號的分集傳送，也保證了信號的可恢復(fù)性，解決了衰減問題。
數(shù)字信號處理器(DSP)具有強大的運算和處理能力，并且具有數(shù)據(jù)傳輸速度快，可并行處理多條指令等優(yōu)點。使用TI公司的DSP芯片TMS3-20F28335作為控制核心，BB公司的12位數(shù)／模轉(zhuǎn)換器DAC7724作為執(zhí)行部件，能夠根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)描述輸出任意波形。

1 離散頻率編碼的雷達信號的設(shè)計
假設(shè)一多雷達系統(tǒng)中有L個雷達站點，即有L個跳頻序列，每個跳頻序列包含N個時長為tb的連續(xù)子脈沖。編碼信號可表示為：

式中：是子脈沖的編碼頻率；tb是子脈沖持續(xù)的時間。對于跳頻序列l(wèi)，其頻率編碼序列取為{n1△f，n2△f，…，nN△f)，其中：0≤ni≤N-1，一般取△f=1／tb。頻率編碼序列還可以進一步地用系數(shù)序列表示，即{n1，n2，…，nN}。
理想情況下，信號的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)應(yīng)該滿足如下條件：
sl的自相關(guān)函數(shù)：


信號設(shè)計的目標(biāo)是達到式(3)，式(4)所述的自相關(guān)和互相關(guān)特性。用能量函數(shù)E表示各跳頻序列自相關(guān)函數(shù)旁瓣能量及所有不同的跳頻序列間互相關(guān)函數(shù)能量之和，即：

使得E最小。這是一個NP-難問題，類似于TSP問題(旅行售貨商問題)，目前還未找到多項式時間算法，因此需要使用一些不一定能達到最優(yōu)解的啟發(fā)式算法來求近似最優(yōu)解。