混沌跳频通信信号预测及跟踪平台设计

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1、混沌跳频通信信号预测及跟踪平台设计第一章绪论1.1混沌的起源与发展混沌现象在自然界无处不再，直到19世纪中叶，法国科学家庞加莱研究天体力学的过程中，隐隐约约感觉到一种奇怪的混沌现象[16-17]。到了20世纪中期，混沌才逐渐得到人们的重视。1963年，美国学者Lorenz[18]提出了Lorenz方程，对该方程作数值解，就发现明显的混沌现象。1971年，法国数学物理学家Ruelle和荷兰学者Takens[19-21]发现混沌现象的奇怪吸引子，对混沌现象作了进一步的描述。1975年，混沌一词第一次由华人数学

2、家李天岩和美国Yorke提出[6]，从此混沌学科才渐渐出现在学科当中，逐渐被大家认可。1983年，Procaccia和Grassberger[22]提出利用相空间重构法能够计算出实验系统的奇异吸引子的分维等统计特性。1985年，针对时间序列，S自适应算法.........213.4软件仿真以及性能分析........213.5本章小结........22第四章系统平台设计及高速实现......234.1硬件平台........234.2高速实现........244.3对收敛函数的改进.....264.4

3、本章小结........28第五章跳频码频率预测....295.1数字信道化接收机的原理.....295.2信道化数字接收机原理框图.......295.3数字信道化接收机在FPGA上实现.........305.4硬件处理速度与算法的实时实现.....345.5系统软件仿真实验.....355.6本章小结........44第六章跳频码预测跟踪演示系统设计及报告6.1跳频码预测演示系统的主要功能在MATLAB命令窗口中输入命令chaos，可打开跳频码序列预测演示系统的一级界面，点击如预测效果演示子系统按

4、键后，将弹出是否进入该子系统的提问对话框，点击功能说明按键后，将弹出简要功能说明的帮助文件对话框。界面左上角提供了若干常见混沌序列跳频码(包括有频偏和无频偏，即跳频点在信道中心频率附近有无偏差)的测频过程和结果，包括正确率，测频值和真实值的比较图像以及测频误差的平方曲线图像。测频正确率的计算方法：设t时刻混沌序列的归一化真实值是x(t)，t时刻混沌序列的归一化测频值是xtest(t)，则测频率是以x(t)落入xtest(t)0.00625,xtest(t)+0.00625范围（即一个信道的误差范围1/80

5、）内就认为是准确测频而计算得到。界面右上角可以选择有频偏或无频偏（有频偏即跳频点在信道中心频率±6KHz内有均匀分布的偏差）。结论在电子对抗领域，雷达、通信及其对抗的相互斗争使得电子对抗所面临的信号和信号环境变得越来越复杂，这使得传统的线性信号处理体制面临着严重的挑战。在现代战争中，谁能够控制战场的电磁频谱权，谁就有把握赢得最后胜利。混沌理论可以为电子对抗提供一种新的对抗理论和对抗技术，因此研究混沌理论在电子对抗中的应用是现代战争的需要，具有十分重要的意义，丰富电子战理论，奠定现代电子对抗技

6、术基础，为跳频通信对抗和捷变频雷达对抗提供新的探索。在本文中，仅仅研究了预测理论在电子对抗中的部分应用。主要分为两个方面，一个是利用非线性预测技术预测跳频码以引导干扰，一个是利用软件和硬件结合实现混沌信号检测过程，为监视雷达、搜索雷达等提供新的处理方法。实用性和应用性方面，结合本课题组的科研项目，作了较大量的工作，和课题组共同研究了混沌预测方法在高速数字信号处理器上的实现。部份混沌预测方法对跳频码预测的单次运行时间约为十微秒到百微秒的量级，能满足对高速跳频码预测实时实现的需要。在频率估计方法上，提出了一种

7、简化的数字信道化接收机测频方法，并在FPGA上仿真实现。现代通信迫切需要新的理论，新的思想和新的技术补充到通信体系中，而混沌在信号方面处理由于其强大的生命力，已经在电子领域中占有极其重要的位置。新的混沌信号处理方法由于其方法的新颖性、解决问题的独特性为复杂背景下信号的检测技术和手段补充了新鲜的血液，但是有些方法与工程应用实践仍然还有一定的距离。