CN104880695B - 雷达窄脉冲剔除带外干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于雷达信号处理领域。雷达带外脉冲信号经接收机滤波处理后产生剩余信号且主要以窄脉冲形式集中在脉冲边缘处形成干扰，该干扰信号的抑制方法是：在信号处理流程的数字正交、低通滤波后，脉冲压缩模块前增加一个窄脉冲剔除带外干扰抑制功能模块，对每个距离单元的雷达回波信号同相分量I、正交分量Q求模，得到回波的包络信号并进行处理。在方位慢时间方向进行包络反异步，通过比较相邻雷达重复周期间同一距离单元上的回波包络幅度来剔除异步I、Q值并进行补值处理；在距离快时间方向，通过在同一雷达重复周期下选取相邻3个距离单元，基于回波在临近距离上的起伏来剔除窄脉冲剩余信号在相应距离单元上的I、Q值并进行补值处理。

Description

雷达窄脉冲剔除带外干扰抑制方法

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，涉及一种脉冲压缩体制雷达的接收机带外干扰的抑制方法。

背景技术

现代雷达通过改变雷达间的发射频率，使雷达间发射信号的载频错开中频带宽，从而达到抗干扰的目的。但是错开雷达工作频率的方式，在某些情况下抗干扰效能会急剧下降。例如，对于发射机发射频率稳定度不高的传统体制雷达，发射谐波十分严重；来自近距内雷达的脉冲式高功率干扰信号不仅可能堵塞接收通道，且脉冲边缘频谱丰富，谐波能量高；雷达中频滤波带外抑制度较差等客观因素的存在，使得即使雷达间工作频率错开中频带宽以上，带外脉冲干扰信号通过雷达接收机滤波器仍会产生剩余，且在时域上表现为脉冲边缘处呈现窄脉冲特性。特别是在高功率干扰情况下，带外干扰剩余在脉冲边缘处的时域窄脉冲具有较大的幅度值，这样的窄脉冲信号和数字脉冲压缩处理相对应的匹配滤波横向滤波器进行卷积，其结果不仅是窄脉冲信号在时域上被扩展，而且还呈现尖峰特性。如此，带外干扰剩余将对后续的雷达信号反异步、恒虚警处理等带来影响。另一方面，带外干扰通常是异步干扰，在一个舰艇编队中由于同型雷达较多且距离较近，同型雷达间的干扰会十分严重，雷达需要采用编队抗同频工作方式、变频、反异步等措施进行处理。在雷达编队抗同频干扰处理中，一般通过改变雷达工作的重复周期、参差工作等措施先将干扰信号异步化后再采用反异步措施进行处理。在雷达信号处理器中反异步干扰处理通常置于脉冲压缩之后，但仅在脉冲压缩之后进行基于反异步处理的编队抗同频干扰有一定的难度，因为雷达接收到的大量干扰通过接收机滤波后的剩余不经处理都会在脉冲压缩后被时域展宽，展宽使得脉压后的反异步干扰处理变得困难，另一方面大量的时域窄脉冲通过脉压后的信号还具有尖峰特性，将导致距离单元恒虚警处理效果下降，因此在脉压前加入一级有针对性的雷达信号处理模块抑制异步信号、带外剩余干扰信号，阻止非目标信号的脉压扩展显得必要。在脉压前将主要表现为时域窄脉冲特性的带外剩余干扰及其他异步信号进行有效抑制，将使得雷达的变频、重频错开、反异步处理等抗同频干扰措施更加有效，雷达在近距编队作战的抗同频干扰能力得到增强。

发明内容

为了抑制进入雷达接收机内的带外信号，在雷达信号处理流程中的数字正交、低通滤波后加入本发明所述的窄脉冲剔除带外干扰抑制模块，抑制接收机通带外的干扰信号。

本发明所采用的技术方案是：在雷达信号处理流程中的数字正交、低通滤波后，脉冲压缩模块前增加一个窄脉冲剔除带外干扰抑制功能模块，对每个距离单元的雷达回波信号的同相分量I、正交分量Q求模，得到雷达回波的包络信号，基于包络的起伏特征，联合方位慢时间方向和距离快时间方向对每个距离单元的同相分量I、正交分量Q进行选择性输出。

慢时间方向处理：进行方位上的包络反异步。通过比较相邻雷达处理周期同一距离单元的回波包络幅度来判定异步信号并剔除相应距离单元异步I、Q值并进行补值处理；

快时间方向处理：进行距离方向上的窄脉冲剔除。在同一雷达处理周期下选取相邻3个距离单元，基于回波在临近距离上的起伏来判定窄脉冲剩余信号并剔除窄脉冲相应距离单元I、Q值并进行补值处理。

本发明应用于雷达编队抗同频干扰，通过在脉冲压缩前对雷达接收机内的通带外信号的抑制，减少带外干扰信号剩余的脉压时域扩展。

附图说明

图1是窄脉冲剔除带外干扰抑制功能模块在雷达信号处理流程中的示意框图。

图2是雷达受到带外信号干扰，目标回波和带外信号时域上不重合，目标回波和带外信号经过数字正交、低通滤波后的I、Q波形示意图。其中2_1是数字正交、低通滤波后输出的目标回波I、Q波形图，2_2是数字正交、低通滤波后输出的带外信号I、Q波形图。

图3是图2的I、Q求模后的包络波形示意图。其中3_1是2_1求模后的目标回波包络波形图(目标回波脉冲包络相对平坦)，3_2是2_2求模后的带外干扰包络波形图(带外干扰包络成脉冲状剩余)。

图4、图5是雷达受到带外信号干扰，目标回波和带外信号在某个雷达处理周期上重合，相邻雷达处理周期间的带外干扰状况示意图。其中4_1是前一雷达处理周期下目标回波没有被干扰的包络波形图，4_2是前一雷达处理周期下基底噪声的包络波形图，5_1是当前雷达处理周期下目标回波和带外信号在时域上重合时的包络波形，5_2是当前雷达处理周期下的基底噪声的包络波形。

图6是图4、图5中回波I、Q求模数据在对应距离单元上相减取绝对值的结果示意图。其中6_1、6_2和6_3是当前雷达处理周期和前一雷达处理周期对应距离单元相减取绝对值后的窄脉冲特性信号波形图，6_4是当前雷达处理周期和前一雷达处理周期对应距离单元相减取绝对值后的基底噪声。

图7是为说明处理流程给出的雷达回波在慢时间、快时间方向上的时域示意图。其中，7_1表示当前雷达处理周期，7_2表示前一雷达处理周期，7_3表示本技术算法起始距离单元A，7_4表示本技术算法终止距离单元C，7_5表示本技术算法判决输出距离单元，A1表示本技术算法7_1周期下第一个距离单元(A处理单元)的回波数据，B1表示本技术算法7_1周期下第二个距离单元(B处理单元)的回波数据，C1表示本技术算法7_1周期下第三个距离单元(C处理单元)的回波数据，A2表示本技术算法7_2周期下第一个距离单元(A处理单元)的回波数据，B2表示本技术算法7_2周期下第二个距离单元(B处理单元)的回波数据，C2表示本技术算法7_2周期下第三个距离单元(C处理单元)的回波数据，A1_mod表示A距离单元下7_1周期下I、Q求模值，B1_mod表示B距离单元下7_1周期下I、Q求模值，C1_mod表示C距离单元下7_1周期下I、Q求模值，A2_mod表示A距离单元下7_2周期下I、Q求模值，B2_mod表示B距离单元下7_2周期下I、Q求模值，C2_mod表示C距离单元下7_2周期下I、Q求模值，A1_I表示7_1周期下A距离单元下I值，A1_Q表示7_1周期下1距离单元下Q值，A2_I表示7_2周期下A距离单元下I值，A2_Q表示7_2周期下A距离单元下Q值。

图8是本方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明基于FPGA实现，下面具体说明实施步骤：

1、在FPGA内部进行正交下变频、低通滤波，得到回波数据各个距离单元下的I、Q值，求取各个距离单元I、Q值对应的求模值，模值即回波包络；通过在FPGA内部例化BlockRAM并进行存储读写操作、数据延迟、对齐等技术手段得到前一雷达处理周期及当前雷达处理周期的A、B、C连续三个距离单元的回波数据。此步骤相当于回波数据的预处理。

2、在数据预处理完成后，以连续的三个距离单元的第一个距离单元A为处理单元，依据A单元雷达回波方位及距离方向上的起伏特性进行慢时间方向及快时间方向的联合处理。慢时间方向处理即在回波数据方位上进行相邻周期的包络反异步，快时间方向处理即在距离向上进行窄脉冲判别处理。

3、慢时间方向处理：幅度上如果A处理单元的当前雷达处理周期值A1_mod明显大于前一雷达处理周期值A2_mod，A1≥N×A2，则判定A1_mod为异步信号，A处理单元的回波I、Q数据采用A2_I、A2_Q输出；如果不满足A1_mod≥N×A2_mod，转快时间方向处理，进行距离上的窄脉冲判别处理。N根据实际情况而定，一般取N≥4(N值不宜过小，否则正常回波在相邻雷达重复周期上的起伏也容易被判为异步干扰被消除，加大处理损失)。

4、快时间方向处理：幅度上如果A处理单元的当前雷达处理周期值A1_mod大于前一雷达处理周期值A2_mod，A1_mod≥K×A2_mod，K＝1.5，进行快时间方向分支1处理(即：N×A2_mod＞A1_mod≥K×A2_mod)；不满足A1_mod≥K×A2_mod，进行快时间方向分支2处理(即：A1_mod＜K×A2_mod)。

5、快时间方向分支1处理(N×A2_mod＞A1_mod≥K×A2_mod)：处理方法见图8的“快时间方向分支1”处理。快时间方向分支1处理主要针对图2、图3时域上目标回波和带外信号不重合的情形。

6、快时间方向分支2处理(A1_mod＜K×A2_mod)：处理方法见图8的“快时间方向分支2”处理。快时间方向分支2处理主要针对图4、图5时域上目标回波和带外干扰信号只在一个雷达处理周期上(当前雷达处理周期)重合的情形，先进行相邻雷达处理周期同一距离单元上的回波数据的相减取绝对值处理再进行窄脉冲剔除。其中门限Th1、Th2的取值和基底噪声有关，一般Th1、Th2要求大于噪声电平6dB。

7、本发明图8处理流程中的A1_mod、A2_mod应大于噪声检测电平，避免对接近噪声检测电平的回波数据进行处理。基于三个距离单元进行的窄脉冲剔除方法，剔除的窄脉冲宽度为1个或2个距离单元。

本方法属于脉压前的回波包络反异步，脉压前侧重消除幅度较大的异步回波及带外干扰带来的窄脉冲剩余，抑制带外干扰剩余通过脉压处理后产生时域扩展。将本方法和脉压反异步处理进行结合使用可以取得更好的抗干扰效果。慢时间方向的包络反异步的幅度比较准则中的N的取值应当视雷达工作的实际情况调整，一般可适当将N调高，将幅度较低的宽脉冲干扰信号交由后续的脉压后反异步处理、恒虚警处理等功能模块进行处理。

Claims (2)

1.雷达窄脉冲剔除带外干扰抑制方法，其特征为：在雷达信号处理流程中的数字正交、低通滤波后，脉冲压缩模块前插入一个窄脉冲剔除带外干扰抑制功能模块，在慢时间方向进行方位上的包络反异步，通过比较相邻雷达处理周期同一距离单元上的回波包络幅度来判定异步信号并剔除相应距离单元异步I、Q值并进行补值处理；快时间方向以两个分支处理的方式进行距离向上的窄脉冲剔除，在同一雷达处理周期下选取相邻3个距离单元，基于回波在临近距离上的起伏特性来判定窄脉冲剩余信号并剔除窄脉冲相应距离单元I、Q值并进行补值处理。

2.根据权利要求1所述的雷达窄脉冲剔除带外干扰抑制方法，其特征在于所述快时间方向分支处理方法是：快时间方向分支1处理针对时域上目标回波和带外信号不重合的情形进行窄脉冲剔除，快时间方向分支2处理针对时域上目标回波和带外信号在某个周期上重合的情形，先进行相邻雷达处理周期间同一距离单元上的回波数据的相减取绝对值处理再进行窄脉冲剔除。