Entwurf eines FMCW-Zündsystems mit zusammengesetzter Frequenz- und Phasenmodulation basierend auf chaotischem Code und Abstandsmessalgorithmus

ZHANG Jincheng ,  

HAO Xinhong ,  

HOU Chaowen ,  

摘要

Um das Problem zu lösen, dass herkömmliche linear frequenzmodulierte Dauerwellenzünder (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) aufgrund fester Modulationsparameter leicht gestört werden können, wurde ein neues Zündwellendesign auf Basis einer zusammengesetzten Modulation von Frequenz und Phase mit chaotischem Code sowie ein normalisierter, geschwindigkeitsinvarianter Entfernungsalgorithmus (Normalized Rate-Invariant Ranging, NRIR) entworfen. Durch die Nutzung der Durchdringungseigenschaft und der Empfindlichkeit gegenüber Anfangswerten der logistischen chaotischen Abbildung wurde ein zweidimensionales zusammengesetztes Modulationsschema aufgebaut: Im Frequenzbereich erfolgt eine periodische binäre Änderung der Frequenzsteigung durch chaotische Zustände, um die Periodizität des Signals zu durchbrechen; im Phasenbereich wird eine Phasencodierung basierend auf einer binären chaotischen Sequenz implementiert, wodurch Entropie und Komplexität der Wellenform erhöht und die Parameterstabilität, die für kohärente Störungen notwendig ist, grundlegend zerstört wird. Zur Lösung von Fehlfunktionen der Distanz-Doppler-Kopplung und Spektralverbreiterung durch variable Frequenzsteigung wurde der NRIR-Algorithmus abgeleitet und ein Resampling-Transformationsoperator eingeführt, der das nichtstationäre frequenzdifferenzielle Signal mit variabler Rate in einen normalisierten Raum mit konstanter Steigung abbildet und somit kohärente Akkumulation und Abstandsmessung des Ziels ermöglicht. Mithilfe der Ambiguitätsfunktion als Werkzeug zeigen theoretische Analysen, Simulationen und Testergebnisse, dass der NRIR-Algorithmus unter Bedingungen von digitalen Radiofrequenzspeicherstörungen (Digital Radio Frequency Memory, DRFM) bei -5dB und frequenzscannenden Störungen eine Spitzen-Seitenkeulen-Verhältnisverbesserung von 7,9dB bzw. 5,7dB erreicht und die Entfernungsmessgenauigkeit stabil bei ±0,5m liegt, womit nachgewiesen wird, dass das auf chaotischem Code basierende Frequenz- und Phasenmodulationsschema eine gute Leistungsfähigkeit gegenüber aktiven DRFM-Störungen und Frequenzscanning-Störungen aufweist und theoretische Unterstützung sowie einen technischen Weg für die störungsresistente Zünddesign bietet.

关键词

chaotischer Code;Radiozünder;Ambiguitätsfunktion;lineare Frequenzmodulation;Störfestigkeit;phasencodierte chaotische Modulation

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