基于DSP離散頻率編碼雷達信號的實(shí)現

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)狀多雷達系統的目標搜索能力、追蹤與識別能力。為了設計這種信號，需要求解NP-難的組合優(yōu)化問(wèn)題，且考慮到DSP的速度限制和信號產(chǎn)生的實(shí)時(shí)性要求，采取簡(jiǎn)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；數字信號處理器；數／模轉換

0 引言
隨著(zhù)信息融合技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)狀多雷達系統的目標搜索能力、追蹤與識別能力都得到了極大的提升，進(jìn)而憑借其高性能得到更加廣泛的應用。然而，為了避免自干擾和檢測混亂，網(wǎng)狀雷達系統的信號需要特殊設計。如果系統傳送的波形屬于一個(gè)正交編碼波形集合，而這個(gè)波形集合中的任一波形都具有近似沖擊函數的自相關(guān)性，且任兩波形間無(wú)互相關(guān)性，系統就可以根據實(shí)時(shí)需求來(lái)在單基、雙基、多基之間轉換，從而達到比傳統雷達系統更強的目標探測、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(guò)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(shí)，信號的分集傳送，也保證了信號的可恢復性，解決了衰減問(wèn)題。
數字信號處理器(DSP)具有強大的運算和處理能力，并且具有數據傳輸速度快，可并行處理多條指令等優(yōu)點(diǎn)。使用TI公司的DSP芯片TMS3-20F28335作為控制核心，BB公司的12位數／模轉換器DAC7724作為執行部件，能夠根據相應的數學(xué)函數描述輸出任意波形。

1 離散頻率編碼的雷達信號的設計
假設一多雷達系統中有L個(gè)雷達站點(diǎn)，即有L個(gè)跳頻序列，每個(gè)跳頻序列包含N個(gè)時(shí)長(cháng)為tb的連續子脈沖。編碼信號可表示為：

式中：是子脈沖的編碼頻率；tb是子脈沖持續的時(shí)間。對于跳頻序列l，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(jìn)一步地用系數序列表示，即{n1，n2，…，nN}。
理想情況下，信號的自相關(guān)函數和互相關(guān)函數應該滿(mǎn)足如下條件：
sl的自相關(guān)函數：


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

使得E最小。這是一個(gè)NP-難問(wèn)題，類(lèi)似于TSP問(wèn)題(旅行售貨商問(wèn)題)，目前還未找到多項式時(shí)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(lái)求近似最優(yōu)解。