CN118050686A - 基于lfm的双基地雷达通信一体化波形设计方法 - Google Patents

Abstract

基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，属于双基地雷达通信一体化波形设计及信号处理领域，本发明解决了传统基于LFM的双基地雷达通信一体化波形最大不模糊距离小，降低雷达的探测距离小，以及雷达脉冲的相参性受信息嵌入的影响大，易出现严重的距离旁瓣杂波干扰的问题。首先，根据双基地雷达的特点，将LFM子脉冲作为通信符号和雷达脉冲的载体，用于构成同时具有通信和感知能力的一体化波形；然后，使用偏移相位对子脉冲进行调制，将嵌入信息对雷达脉冲相参性的干扰降到最小；使用由伪随机噪声码获得的固定相位对子脉冲进行相位编码来增大雷达的最大不模糊距离。本发明在双基地雷达通信一体化系统中应用。

Description

基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法

技术领域

本发明属于双基地雷达通信一体化波形设计及信号处理领域。

背景技术

雷达通信一体化是无线电领域的重要研究课题，旨在将雷达功能和通信功能相结合，实现雷达系统和通信系统在一个平台上的最佳集成。一方面，随着信息技术的发展，通信频谱和雷达频谱的重叠越来越多，频谱资源非常紧张；另一方面，雷达设备和通信设备有小型化、集成化的发展趋势。针对这两个方面，雷达通信一体化是很好的解决思路。雷达通信一体化涉及的关键技术有很多，其中一体化波形的设计是实现雷达通信一体化的基础。雷达和通信都是对电磁波的应用，而不同参数和不同形式的电磁波具有不同的性质，例如雷达波形有LFM脉冲、相参脉冲串信号、相位编码脉冲等等，而通信波形有调幅信号、调相信号和调频信号等等，需要针对应用场景选择不同的波形和参数以获取最佳的性能。一体化波形要求实现雷达和通信的波形共用，既要能满足雷达感知的要求，又具有通信功能。双基地雷达的发送端和接收端不在同一处，具有隐蔽性好、抗干扰能力强和反隐身能力强等优点。

然而，目前关于双基地体制的一体化雷达通信系统研究并不多，特别是一体化波形设计方面的研究更是欠缺，传统的基于LFM的雷达通信一体化信号一般针对单基地雷达设计的，脉冲压缩多采用自适应匹配滤波器实现，这只适用于单基地雷达，并不适用于双基地。并且在现有技术中，用于双基地系统的基于LFM的雷达通信一体化波形仅含有一个LFM脉冲，最大不模糊距离小，降低雷达的探测距离；此外，雷达脉冲的相参性受信息嵌入的影响大，易出现严重的距离旁瓣杂波干扰。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决传统基于LFM的双基地雷达通信一体化波形最大不模糊距离小，降低雷达的探测距离小，以及雷达脉冲的相参性受信息嵌入的影响大，易出现严重的距离旁瓣杂波干扰的问题；本发明提供了一种基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法。

基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，该方法包括：

将所需要发射信息编码成01序列，依次将01序列中每N位码元分成一组码元序列，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列；利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列，其中，初始相位序列中每一个相位作为一个LFM子脉冲的初始相位；按初始相位序列由数字信号发生器生成N个LFM子脉冲，且生成的N个LFM子脉冲组成一个一体化脉冲波形作为雷达通信一体化信号发射出去。

优选的是，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列的实现方式包括：

每组码元序列中码元0和码元1分别映射成偏移相位和偏移相位/>得到一组偏移相位序列。

优选的是，

优选的是，利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列的实现方式包括：

预设相位序列为由N位伪随机噪声码所对应的相位序列；

将每组偏移相位序列中各相位值与N位伪随机噪声码对应的相位序列中对应的相位值进行相加，得到初始相位序列。

优选的是，一体化脉冲波形中所有LFM子脉冲的脉冲宽度和调频斜率均相同。

优选的是，一体化脉冲波形f(t)的表达式为：

其中，t为时间，A表示脉冲幅值，f_c为脉冲载波频率，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的序号，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，表示序号为n的LFM子脉冲的偏移相位，λ_n表示序号为n的LFM子脉冲的固定相位，λ_n的取值为0或π，δ(t)是单位冲激响应函数。

所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，还包括接收机部分：采用两级匹配滤波处理单元对雷达通信一体化信号经目标反射后形成的雷达回波基带信号进行处理，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果；

第一级匹配滤波处理单元基于分别与和/>相关的匹配滤波器构成的配滤波器组实现，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₀(t)，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₁(t)；第二级匹配滤波处理单元基于匹配滤波器h_b(t)实现。

优选的是，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果的实现方式包括：

雷达回波基带信号通过功率分配器分成两路，分别进行第一级匹配滤波处理单元中的匹配滤波器h₀(t)和匹配滤波器h₁(t)；

匹配滤波器h₀(t)对所接收的雷达回波基带信号中带有码元0信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号取模后送入比较判决器；

匹配滤波器h₁(t)对所接受的雷达回波基带信号中带有码元1信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号取模后送入比较判决器；

加法器对所接收的两路信号求和后作为第一级匹配滤波处理单元的第三输出信号，经第二级匹配滤波处理单元实现脉冲压缩，得到脉冲压缩结果；

比较判决器对所接收的两路信号通过最大值映射操作进行信息解调，得到通信信息解调结果。

优选的是，匹配滤波器h₀(t)的数学模型为：

匹配滤波器h₁(t)的数学模型为：

匹配滤波器h_b(t)的数学模型为：

比较判决器的数学模型为：

其中，φ_max{·}表示最大值映射操作，a₀为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号，a₁为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的序号。

优选的是，脉冲压缩结果的表达式为：g(t+τ,f_d)＝f(t+τ,f_d)*h_b(t)；

通信信息解调结果的表达式为：

其中，g(t+τ,f_d)表示对f(t+τ,f_d)进行脉冲压缩的结果；f(t+τ,f_d)为在t+τ时刻被接收的多普勒频移为f_d的雷达通信一体化信号的雷达回波基带信号，τ为一体化脉冲波形从发射到被接收经历的时延，f_d为目标运动造成的多普勒频移，s(i)表示一体化脉冲波形中嵌入的第i个信息符号，i＝1,2……N，t_i表示第i个信息符号的判决时刻，*表示卷积运算。

本发明的优点：

本发明设计的一体化脉冲波形由多个子脉冲形成的波形，每个子脉冲的初始相位是固定相位和偏移相位的和，其中初始相位由所采用的伪随机噪声码所对应的预设相位序列和每个子脉冲的位置序列号决定，而偏移相位由所嵌入的通信信号决定。采用伪随机噪声码对多个LFM脉冲进行相位编码，从而形成一个由多个LFM子脉冲构成的一个雷达脉冲(也即：一体化脉冲波形或雷达通信一体化信号)，增大了最大不模糊距离；偏移相位来实现信息嵌入以减小对雷达脉冲的相参性的破坏。

对子脉冲进行相位编码的码组需要具有良好的自相关特性，一般采用伪随机噪声码实现。一体化脉冲波形的最大不模糊距离由子脉冲和伪随机噪声码决定，一体化脉冲波形的时宽由子脉冲时宽和子脉冲个数决定，一体化脉冲波形带宽主要由子脉冲带宽决定。通信速率由子脉冲时宽、子脉冲个数、相位调制阶数和脉冲重复间隔共同决定，本发明通信误码率优于相同条件下的单载波相位调制信号。

传统的最大缺陷就是最大不模糊距离小，雷达脉冲间的相参性被严重破坏；本发明的优点是可以大大增大其最大不模糊距离，大大降低信息嵌入对雷达脉冲相参性的干扰；具体优点入下：

1、本发明波形以时宽较小的LFM脉冲本身作为子脉冲，然后通过相位编码的方式将子脉冲组成完整的一体化脉冲波形，在脉冲压缩时，可以将多个LFM脉冲压缩得到一个相关峰，大大增加了雷达的最大不模糊距离。

2、在信息嵌入时采用相位偏移的调制方法，大大降低了嵌入通信信息对雷达脉冲相参性造成的影响，雷达脉冲受到的距离旁瓣杂波干扰大大降低。

3、本发明针对所设计的一体化脉冲波提出两级匹配滤波器的方案，除了可以实现通信解调和脉冲压缩之外，还实现了通信系统和雷达系统部分器件的共用，大大降低接收机的复杂度，成本更低，体积更小。

附图说明

图1是本发明所述基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法的原理示意图；

图2是接收机部分的原理示意图；

图3是子脉冲数为13，且偏移相位移取值{0,π/8}时，模糊函数仿真图；f_d为目标运动造成的多普勒频移，t_d为一体化脉冲波形从发射到被接收经历的时延。

图4是不同偏移相位取值下的一体化脉冲波形误码率仿真图；其中，SNR为信噪比，BER为误码率。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了补充雷达通信一体化波形在双基地雷达领域研究的不足，本实施方式提出了一种基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，所生成的一个一体化脉冲由多个LFM子脉冲构成，每个子脉冲的初始相位由固定相位和偏移相位共同决定，其中固定相位由所采用的伪随机噪声所对应的预设相位序列和每个子脉冲的位置序号决定，而偏移相位由所嵌入的通信符号决定。所需要发射信息包括多个信息符号，且信息符号和子脉冲存在一一对应关系，采用可以满足误码率需求的偏移相移来嵌入信息以减小对雷达性能的影响。

参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，该方法包括：

将所需要发射信息编码成01序列，依次将01序列中每N位码元分成一组码元序列，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列；利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列，其中，初始相位序列中每一个相位作为一个LFM子脉冲的初始相位；按初始相位序列由数字信号发生器生成N个LFM子脉冲，且生成的N个LFM子脉冲组成一个一体化脉冲波形作为雷达通信一体化信号发射出去。作为优选，一体化脉冲波形中所有LFM子脉冲的脉冲宽度和调频斜率均相同。

一体化脉冲波形f(t)的表达式为：

其中，t为时间，A表示脉冲幅值，f_c为脉冲载波频率，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，用来描述LFM子脉冲的脉冲宽度或范围；n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的位置序号，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，表示序号为n的LFM子脉冲的偏移相位；λ_n表示序号为n的LFM子脉冲的固定相位，λ_n的取值为0或π，λ_n的取值与所选取的相位编码序列有关，一般采用伪随机噪声码，δ(t)是单位冲激响应函数，通过单位冲击函数卷积的移位性质，描述各子脉冲在一个雷达通信一体化脉冲信号中的位置或时序关系。

更进一步的，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列的实现方式包括：

每组码元序列中码元0和码元1分别映射成偏移相位和偏移相位/>得到一组偏移相位序列。其中，/>具体应用时由信道条件和误码率要求选择最小偏移相位/>和/>

更进一步的，利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列的实现方式包括：

预设相位序列为由N位伪随机噪声码所对应的相位序列；

将每组偏移相位序列中各相位值与N位伪随机噪声码对应的相位序列中对应的相位值进行相加，得到初始相位序列。

具体应用时一体化脉冲波形生成后，经过上变频后由发射机天线发射。脉冲在传播过程中由物体散射，之后散射的脉冲信号继续在介质中传播后通过接收机天线接收，接收机接收的雷达回波基带信号模型表示如下：

其中，A'为接收基带信号的幅值，τ为一体化脉冲波形从发射到被接收经历的时延，f_d为一体化脉冲波形经目标物体散射时，由多普勒频移引效应起的载波频率偏移量，也即：目标运动造成的多普勒频移。

所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，还包括接收机部分，参见图2，图2为所设计波形的接收机简图，该接收机主要由两级匹配滤波器构成，同时具有通信解调和脉冲压缩功能。接收机部分采用两级匹配滤波处理单元对雷达通信一体化信号经目标反射后形成的雷达回波基带信号进行处理，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果；主要思想是，由于信息嵌入导致雷达脉冲对双基地雷达接收端具有未知性，因此采用相位调制的方法将信息嵌入雷达脉冲，并采用第一级匹配滤波器补偿偏移相位，然后再用第二级匹配滤波器将经过相位编码的补偿偏移相位后的子脉冲进行脉冲压缩。第一级匹配滤波处理单元基于分别与和/>相关的匹配滤波器构成的配滤波器组实现，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₀(t)，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₁(t)；第二级匹配滤波处理单元基于匹配滤波器h_b(t)实现。

更进一步的，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果的实现方式包括：

雷达回波基带信号通过功率分配器分成两路，分别进行第一级匹配滤波处理单元中的匹配滤波器h₀(t)和匹配滤波器h₁(t)；

匹配滤波器h₀(t)对所接收的雷达回波基带信号中带有码元0信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号取模后送入比较判决器；

匹配滤波器h₁(t)对所接受的雷达回波基带信号中带有码元1信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号取模后送入比较判决器；

加法器对所接收的两路信号求和后作为第一级匹配滤波处理单元的第三输出信号，经第二级匹配滤波处理单元实现脉冲压缩，得到脉冲压缩结果；

比较判决器对所接收的两路信号通过最大值映射操作进行信息解调，得到通信信息解调结果。

更进一步的，匹配滤波器h₀(t)的数学模型为：

匹配滤波器h₁(t)的数学模型为：

匹配滤波器h_b(t)的数学模型为：

比较判决器的数学模型为：

第一级匹配滤波处理单元可表示为：

第二级匹配滤波处理单元可表示为：

其中，φ_max{·}表示最大值映射操作，a₀为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号，a₁为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的序号。

在进行信息解调时，只有第一级匹配滤波器参与工作。

更进一步的，脉冲压缩结果的表达式为：g(t+τ,f_d)＝f(t+τ,f_d)*h_b(t)；

通信信息解调结果的表达式为：

其中，g(t+τ,f_d)表示对f(t+τ,f_d)进行脉冲压缩的结果；f(t+τ,f_d)为在t+τ时刻被接收的多普勒频移为f_d的雷达通信一体化信号的雷达回波基带信号，τ为一体化脉冲波形从发射到被接收经历的时延，f_d为目标运动造成的多普勒频移，s(i)表示一体化脉冲波形中嵌入的第i个信息符号，i＝1,2……N，t_i表示第i个信息符号的判决时刻，*表示卷积运算。

与一般的单载波相位调制信号不同，本发明提出的波形设计方案以LFM子脉冲为信息载体，从通信角度来说码元是通过LFM扩频过的，相比于未经扩频的一般单载波相位调制信号具有更强的抗干扰性能和更高的信噪比。只受高斯白噪声影响的情况下，信号的解调的误码率P_e与相同码元宽度、相同相位偏移调制的单载波BPSK信号的理论误码率值加权相当：

其中，为进入接收机的一体化脉冲回波信噪比。

(一)原理分析：本发明先根据双基地雷达的特点，将LFM子脉冲作为通信符号和雷达脉冲的载体，构成同时具有通信和感知能力的一体化波形；

然后，使用偏移相位，将嵌入信息对雷达脉冲相参性的破坏降到最小，使雷达距离旁瓣杂波干扰降到最低；此外，子脉冲之间经过预设相位编码，进一步提高脉冲压缩能力，增大最大不模糊距离，预设相位序列具体可为伪随机噪声码所对应的相位序列。

最后，在接收机部分的信号处理部分采用两级匹配滤波器的方法，第一级匹配滤波器是子脉冲匹配滤波器组，其响应输出被分为两路，一路取模后进入比较判别器进行信息解调，另一路相加后进入第二级匹配滤波器实现脉冲压缩。不同于传统的双基地雷达通信一体化波形设计和信号处理方法，本发明所提出的波形设计和信号处理方法可以在双基地雷达通信一体化系统中获得更好的雷达探测性能。

(二)验证试验：

以下通过验证来说明本发明技术效果，具体如下：

(1)构建信号模型，选择波形参数：

首先，确定要生成的一体化脉冲波形的信号模型，本发明所提出波形的数学模型表述为：

系数A表示脉冲幅值；f_c为脉冲载波频率；T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率。

然后，选择具体波形参数值。本例选择幅值为1，载波频率10GHz，LFM子脉冲宽度为1us，子脉冲带宽为20MHz，调频斜率为2×10¹³，根据图4的误码率曲线将最小偏移相位和分别确定为0和π/8，一体化脉冲固定相位由伪随机噪声码序列得到，伪随机码序列具有良好的自相关特性。此例中，伪随机噪声码采用13位barker码，13位barker码对应相位序列为[0,0,0,0,0,π,π,0,0,π,0,π,0]，则子脉冲个数为13。

(2)生成一体化波形

首先，将所需要发射信息编码成01序列并将0和1码元每13位分成一组；然后将码元0映射成偏移相位0，码元1映射成偏移相位π/8，得到一组偏移相位序列；接着按顺序将偏移相位序列与固定相位序列相加得到波形子脉冲初始相位序列；再按照初始相位序列由数字信号发生器依次生成LFM子脉冲波形，生成13个子脉冲组成一个一体化脉冲波形发射出去；最后，等待一个雷达脉冲间歇时间后，重复以上过程，生成下一个一体化脉冲波形。

具体的，首先，将信息“00011101000011110000100111”分成“0001110100001”和“1110000100111”两组；然后，将“0001110100001”按选择的最小偏移相位映射得到最小相移序列[0,0,0,π/8,π/8,π/8,0,π/8,0,0,0,0,π/8]，接着，将上个步骤得到的最小相移序列与固定相位序列[0,0,0,0,0,π,π,0,0,π,0,π,0]依次相加，得到子脉冲初始相位序列；再按照得到的子脉冲初始相位序列，由数字波束成型技术依次生成13个初始相位与初始相位序列对应的LFM子脉冲，组成一个一体化波形发射出去；最后，等待一个雷达脉冲间歇时间后，对“1110000100111”进行相同的映射操作，生成下一个待发射的一体化波形，至此信息串“00011101000011110000100111”被嵌入雷达脉冲发送完毕。

(3)构建一体化波形处理系统

首先，由步骤(1)中构建的波形模型和选择的波形参数确定两级匹配滤波器参数；然后，构建各匹配滤波器；具体的，本例中第一级匹配滤波器h_c(t)为h₀(t)和h₁(t)确定的匹配滤波器组的和，匹配滤波器h₀(t)和h₁(t)的数学描述如下：

用于脉冲压缩的两级匹配滤波器数学表达式为：

最后，按照图2的接收机结构，构建一体化波形信号处理系统，该系统实现的信号处理方法实现了雷达系统和通信系统的部分处理器件的共用，第一级匹配滤波器既在脉冲压缩处理中起作用，又在信息解调处理中起作用，匹配滤波器组的各输出响应经过功率分配器器被分为两路，一路进行信息解调，一路进行脉冲压缩。

(4)接收信号，从接收信号中提取信息

图2中，首先，接收的信号经过功率分配器进入第一级匹配滤波器中的匹配滤波器组h₀(t)、h₁(t)；然后，匹配滤波器组中的各个匹配滤波器输出响应结果；接着将输出响应分为两路，取其中一路取模后输入比较判决器；最后，在最佳同步判决时间t_i处进行码元判决，从而实现信息解调。具体的，本例中设获取嵌入的信息符号的解调结果s(i)，信息解调过程可以表示如下：

获取嵌入信息的解调值s(i)后，便可以将其依次存入存储器件。

(5)对一体化脉冲波形进行脉冲压缩

脉冲压缩是对雷达脉冲处理的关键一步，经过脉冲压缩后，雷达脉冲的距离分辨率和可检测能力大大提高。首先，将步骤(4)中所述的匹配滤波器组输出相应的另一路经加法器进行求和；然后，经过第二级匹配滤波器h_b(t)；本例中，第二级匹配滤波器数学表达式：

最后，即可得到脉冲压缩后的输出结果g(t+τ,f_d)。需要说明的是，该过程是与步骤(4)所述信息解调过程同步进行的。

(6)进行后续的信号处理

通信系统的后续处理：首先，对存入存储器的解调后的码元s(i)进行拼接，将每个脉冲中的13位信息码元拼接成一组帧长度的数据帧，然后根据信息的编码规则进行错误码元检测或纠正，接着可以将获取的信息交由处理器进一步分析，获取双基地雷达发射机的脉冲发射时间、发射机坐标位置、目标与发射机距离等等其他嵌入信息。

雷达系统的后续处理：首先，经过脉冲压缩后的一体化脉冲信号可以存入存储器件，由多个脉冲构成脉冲数据矩阵；然后，对数据矩阵进行二维数据处理，并进行CFAR检测；最后，再由检测结果结合信息解调出的信息，解算出目标位置及速度等参数。

图3是所设计波形在偏移相位取值为{0,π/8}时的随机模糊函数仿真图，可以看到-6dB以上都没有旁瓣杂波干扰，大大降低了信息嵌入对雷达性能的影响。此处，模糊函数由回波信号通过两级匹配滤波器的响应的模求得：

χ(τ,f_d)＝|f(t+τ,f_d)*h_p(t)|；

图4是不同偏移相位的波形的误码率随进入接收机前信噪比变化的对比仿真曲线，可以观察到，随着偏移相位的减小，相同信噪比下的误码率增大，误码率性能恶化，但是由于采用LFM信号作为信号载波，实现了扩频通信，即使是很小的频移相位依旧可以使误码率优于相同信噪比下的BPSK理论误码率。

综上，本发明所提出的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，可用于双基地雷达通信一体化系统，该信号(波形)有较大的最大不模糊距离和较低的距离旁瓣杂波干扰，并且在信噪比较低时也可实现较高的通信速率和较小的误码率。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，该方法包括：

将所需要发射信息编码成01序列，依次将01序列中每N位码元分成一组码元序列，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列；利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列，其中，初始相位序列中每一个相位作为一个LFM子脉冲的初始相位；按初始相位序列由数字信号发生器生成N个LFM子脉冲，且生成的N个LFM子脉冲组成一个一体化脉冲波形作为雷达通信一体化信号发射出去。

2.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，对每组码元序列中的码元0和码元1进行偏移相位映射，得到一组偏移相位序列的实现方式包括：

每组码元序列中码元0和码元1分别映射成偏移相位和偏移相位/>得到一组偏移相位序列。

3.根据权利要求2所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，利用预设相位序列对每组偏移相位序列进行叠加形成初始相位序列的实现方式包括：

预设相位序列为由N位伪随机噪声码所对应的相位序列；

将每组偏移相位序列中各相位值与N位伪随机噪声码对应的相位序列中对应的相位值进行相加，得到初始相位序列。

5.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，一体化脉冲波形中所有LFM子脉冲的脉冲宽度和调频斜率均相同。

6.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，一体化脉冲波形f(t)的表达式为：

其中，t为时间，A表示脉冲幅值，f_c为脉冲载波频率，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的序号，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，表示序号为n的LFM子脉冲的偏移相位，λ_n表示序号为n的LFM子脉冲的固定相位，λ_n的取值为0或π，δ(t)是单位冲激响应函数。

7.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，还包括接收机部分：采用两级匹配滤波处理单元对雷达通信一体化信号经目标反射后形成的雷达回波基带信号进行处理，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果；

第一级匹配滤波处理单元基于分别与和/>相关的匹配滤波器构成的配滤波器组实现，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₀(t)，与/>相关的匹配滤波器定义为匹配滤波器h₁(t)；第二级匹配滤波处理单元基于匹配滤波器h_b(t)实现。

8.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，得到脉冲压缩结果和通信信息解调结果的实现方式包括：

雷达回波基带信号通过功率分配器分成两路，分别进行第一级匹配滤波处理单元中的匹配滤波器h₀(t)和匹配滤波器h₁(t)；

匹配滤波器h₀(t)对所接收的雷达回波基带信号中带有码元0信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号取模后送入比较判决器；

匹配滤波器h₁(t)对所接受的雷达回波基带信号中带有码元1信息的LFM子脉冲进行匹配滤波后被分成两路信号，其中，一路送入加法器，另一路作为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号取模后送入比较判决器；

加法器对所接收的两路信号求和后作为第一级匹配滤波处理单元的第三输出信号，经第二级匹配滤波处理单元实现脉冲压缩，得到脉冲压缩结果；

比较判决器对所接收的两路信号通过最大值映射操作进行信息解调，得到通信信息解调结果。

9.根据权利要求1所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，匹配滤波器h₀(t)的数学模型为：

匹配滤波器h₁(t)的数学模型为：

匹配滤波器h_b(t)的数学模型为：

比较判决器的数学模型为：

其中，φ_max{·}表示最大值映射操作，a₀为第一级匹配滤波处理单元的第一输出信号，a₁为第一级匹配滤波处理单元的第二输出信号，j表示虚数，T_s表示LFM子脉冲的脉冲宽度；k表示LFM子脉冲的调频斜率，k＝B/T_s，B为LFM子脉冲带宽，rect(·)表示矩形窗函数，N为一体化脉冲波形中子脉冲总数，n＝0,1,2,...,N-1，n为一体化脉冲波形中子脉冲的序号。

10.根据权利要求8所述的基于LFM的双基地雷达通信一体化波形设计方法，其特征在于，脉冲压缩结果的表达式为：g(t+τ,f_d)＝f(t+τ,f_d)*h_b(t)；

通信信息解调结果的表达式为：

其中，g(t+τ,f_d)表示对f(t+τ,f_d)进行脉冲压缩的结果；f(t+τ,f_d)为在t+τ时刻被接收的多普勒频移为f_d的雷达通信一体化信号的雷达回波基带信号，τ为一体化脉冲波形从发射到被接收经历的时延，f_d为目标运动造成的多普勒频移，s(i)表示一体化脉冲波形中嵌入的第i个信息符号，i＝1,2……N，t_i表示第i个信息符号的判决时刻，*表示卷积运算。