一种正交二相编码信号抗干扰设计方法

㊀收稿日期：２０１８⁃０７⁃０３

㊀作者简介：钱国栋，男，１９８２年生，工程师，硕士，研究方向：雷达总体技术；李颖，女，１９８７年生，工程师，硕士，研究方向：信号处

理；朱庆彬，男，１９８４年生，工程师，硕士，研究方向：信号处理㊂

一种正交二相编码信号抗干扰设计方法

钱国栋１，李㊀颖２，朱庆彬２

（１．海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京２１０００３；

２．中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京２１１１５３）

摘㊀要：研究了一种正交二相编码信号的抗干扰设计方法㊂该方法采用遗传算法，基于改进的适应度准则，并引入隔离度的概念，给出抗干扰发射信号跳变顺序示意图㊂本方法使雷达可以通过在不同工作周期交替发射不同的正交波形来实现波形捷变，提高雷达的抗干扰能力㊂关键词：雷达；抗干扰；正交二相编码信号；遗传算法；隔离度；波形捷变

中图分类号：ＴＮ９７㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀文章编号：１００９⁃０４０１（２０１８）０３⁃００３８⁃０４

Ａｎａｎｔｉ⁃ｊａｍｍｉｎｇｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｂｉｎａｒｙｐｈａｓｅ⁃ｃｏｄｅｄｓｉｇｎａｌｓ

ＱＩＡＮＧｕｏ⁃ｄｏｎｇ１，ＬＩＹｉｎｇ２，ＺＨＵＱｉｎｇ⁃ｂｉｎ２

（１．ＭｉｌｉｔａｒｙＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓＯｆｆｉｃｅｏｆＲａｄａｒＳｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅＰＬＡＮａｖｙｉｎＮａｎｊｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３；２．Ｎｏ．７２４ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＳＩＣ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１５３）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｎｔｉ⁃ｊａｍｍｉｎｇｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｂｉｎａｒｙｐｈａｓｅ⁃ｃｏｄｅｄｓｉｇｎａｌｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄａｄｏｐｔｓｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｔｎｅｓｓｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｇｉｖｅｓａｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｈｏｐｐｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆａｎｔｉ⁃ｊａｍｍｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｓｉｇ⁃ｎａｌｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｅｎａｂｌｅｓｔｈｅｒａｄａｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｗａｖｅｆｏｒｍａｇｉｌｉｔｙｂｙａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｗａｖｅｆｏｒｍｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒｉｏｄｓ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｎｔｉ⁃ｊａｍｍｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒａｄａｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄａｒ；ａｎｔｉ⁃ｊａｍｍｉｎｇ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｂｉｎａｒｙｐｈａｓｅ⁃ｃｏｄｅｄｓｉｇｎａｌ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ｗａｖｅｆｏｒｍａｇｉｌｉｔｙ

０㊀引㊀言

雷达发射波形的设计是雷达系统设计的一个重要

内容㊂本文研究了一种正交二相编码信号的抗干扰设计方法，可提高雷达的抗干扰能力㊂

本文采用梯度遗传算法，基于改进的适应度准则，利用群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换，搜索得到多组正交二相编码信号㊂本设计优点在于每次可以搜索一个或多个主副比高的二相码，并且可多次搜索，然后从中挑选互相关性好的码序列，从而组成正交性能好的码组㊂［１⁃２］

为衡量信号之间的正交性，本文引进隔离度的概念㊂分析每一组编码信号与其他组编码信号之间的隔

离度，并给出抗干扰发射信号码组跳变顺序示意图㊂根据此顺序发射抗干扰信号，可以起到较好的抗干扰作用㊂［３］

１㊀编码信号模型

相位编码信号是脉内调制信号之一，其相位调制函数是离散的有限状态，属离散编码脉冲压缩信号㊂按相位取值数目分为二相码或多相码信号㊂

信号相位编码相移只取０㊁π时，称之为二相编码信号，所以二相编码信号由０㊁１序列或＋１㊁－１序列组成㊂

如果二相码信号的包络为矩形，即

第３８卷㊀第３期２０１８年９月

雷达与对抗

ＲＡＤＡＲ＆ＥＣＭ

Ｖｏｌ．３８㊀Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１８

ａ（ｔ）＝

１／

ＰＴ，㊀０＜ｔ＜Δ＝ＰＴ０，

其他

{

（１）

则二相编码信号的复包络可写成：

ｕ（ｔ）＝１ＰðＰ－１

ｋ＝０

Ｃｋｖ（ｔ－ｋＴ），㊀０＜ｔ＜Δ＝ＰＴ０，其他ìî

íïïï

ï（２）

其中，ｖ（ｔ）为子脉冲函数，Ｔ为子脉冲宽度，Ｐ为码长，Δ＝ＰＴ为编码信号持续期㊂二相编码信号的码序列波形和基带调制波形分别如图１和图

２所示㊂

图

１㊀二相编码信号码序列波形

图２㊀二相编码信号基带调制波形

２㊀算法设计

本文采用遗传算法搜索正交二相编码信号，其主要特点是采用不依赖于梯度信息搜索的遗传算法，利用群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换，搜索得到正交二相编码信号㊂重点在于提出了基于遗传算法的适应度准则，即通过计算码型的自相关主副比最大作为码型选择的适应度准则构成适应度函数㊂通过搜索适应度函数值最大的二相编码信号来产生随机二相码型，码型具有很好的自相关性㊂优点在于使用本文的适应度准则比使用多约束的适应度准则搜索得到的二相码自相关主副比要高㊂一次可以搜索１个或多个主副比高的二相码，通过多次搜索可以得到多组码组，再从中挑选互相关性好的码组构成雷达脉间码组跳变序列实现雷达波形抗干扰功能㊂

２．１㊀适应度函数

适应度ｆ是遗传算法中衡量个体优劣的尺寸，选

取ｎ个二相码信号Ｓ１，Ｓ２， ，Ｓｎ使之满足多目标函数的约束：

ｍａｘ（ðｎ

ｉ＝１ａｕｔｏ＿ＰＳＬ（ｉ））

（３）

其中ａｕｔｏ＿ＰＳＬ是自相关峰值旁瓣比，其定义如下：

ａｕｔｏ＿ＰＳＬ（ｉ）＝２０ｌｏｇｍａｘ｜ｍ｜＜δ

（χｉｉ（ｍ））ｍａｘδ＜｜ｍ｜（χｉｉ（ｍ））

（４）适应度函数为

ｆ（Ｓ１，Ｓ２， ，Ｓｎ）＝ðｎ

ｉ＝１

ａｕｔｏ＿ＰＳＬ（ｉ）

（５）

２．２㊀遗传算法流程

（１）随机产生若干组二相编码序列，即０㊁１序列，每组为遗传算法的一个个体；（２）对二相编码序列进行二进制编码，进行适应度函数值的计算；

（３）采用 赌轮盘 的方式根据适应度函数值来选择优良的个体，同时将适应度最高的个体直接复制到下一代，保证最佳个体在遗传过程中不丢失；（４）采用两点交叉方法来产生新个体，就是将两个个体的部分字符互相交换；

（５）在交叉后的种群中进行变异，即把某一位的

内容进行变异，变异需要和交叉操作妥善配合使用，目的是挖掘群体中个体的多样性，克服有可能陷于局部解的弊端；

（６）当完成设定迭代次数或得到期望的适应度函数值时，将最优个体取出，算法结束，否则回到步骤２㊂

算法流程图如下：

图３㊀遗传算法流程

钱国栋㊀等㊀㊀一种正交二相编码信号抗干扰设计方法