CN105116389A - 一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，主要应用于雷达信号处理的技术领域。本发明通过采取硬限幅通道和线性通道并行脉冲压缩处理，利用硬限幅通道的恒虚警特性，结合参差和多周期相关处理，在干扰判别模块内进行联合判别，有效抑制同频信号干扰及各种异步信号干扰，解决了在近距离范围内多部同类雷达同时工作的情况下，其它雷达对本雷达的同频干扰问题，保证雷达能够正常工作。

Description

一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，主要涉及一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法的技术领域。

背景技术

同类雷达由于发射频率相同、信号形式相似，在相距较近时必然存在同频干扰问题。在近距内，这种同频干扰的特点是单向、全方位、高功率输入干扰，雷达会同时接收到本雷达回波信号、近距离内其它同类雷达回波信号、近距离内各雷达的高功率辐射直达信号。由于现代雷达的接收机灵敏度高，干扰雷达的高功率辐射信号将导致接收机通道饱和，使接收机的匹配滤波处于严重失配状态，所以通过改变脉间线性调频信号的参数无法抑制同频干扰。在雷达工作频带内的变频措施只能抑制其它雷达的回波信号，而无法抑制直达的高功率辐射信号，因此，反异步是有效抑制同频干扰的方法。

抗同频干扰的基本措施是通过错开雷达的工脉冲重复周期，将同频干扰变为异步干扰，应用反异步算法消除同频干扰。重复周期变化越大，反异步处理效果越好。

对于线性调频脉冲压缩体制雷达，通常的反异步方法存在一定的局限性，主要有以下几个方面：

（1）对于线性调频脉冲压缩体制雷达，回波信号脉冲压缩处理后存在脉压距离副瓣，在近距离范围内存在多部同类雷达的情况下，雷达相互间的同频干扰功率高，足以造成干扰信号脉压副瓣电平远高于雷达的检测电平，其时域宽度远大于正常目标回波信号的脉压主瓣宽度，这种干扰信号利用反异步算法无法彻底去除。

（2）传统的反异步算法需要错开雷达间的脉冲重复周期，使同频同步干扰变为同频异步干扰，且错开重复周期越大反异步效果越好，但重频错开过大将导致雷达探测威力下降，降低雷达的探测性能。

（3）现有的抗同频干扰方法，基本上都是基于反异步算法、脉冲检测算法，对重复周期的变化间隔要求较高，在雷达时间资源有限的情况下，解决雷达间的同频干扰问题仍存在困难。

发明内容

本发明公开了一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，通过采取硬限幅通道和线性通道并行脉冲压缩处理，利用硬限幅通道的恒虚警特性，结合参差和多周期相关处理，在干扰判别模块内进行联合判别，有效抑制同频干扰及各种异步干扰，解决了在近距离范围内多部同类雷达同时工作的情况下，其它雷达对本雷达的同频干扰问题，保证了雷达能够正常工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，包括以下步骤：

第一步，通过硬限幅模块对雷达基带信号进行硬限幅处理及数据对齐；

第二步，硬限幅模块输出的硬限幅分量和线性分量分别进入硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块，同时进行信号匹配滤波处理；

第三步，硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块输出的数据同时进入干扰判别模块进行干扰判别，去除同频干扰信号和各种异步干扰信号。

所述第一步中包括以下步骤：

（1）将正交变频处理后的雷达回波信号在硬限幅模块中分成两个通道；

（2）一个通道保留信号的相位信息，进行幅度上的硬限幅处理；

（3）另一个通道的信号做延迟处理，保持与硬限幅通道信号在距离向对齐。

所述第三步干扰判别模块的干扰判别，利用硬限幅通道的恒虚警特性，滑窗比较当前周期与前四个周期同一距离单元回波信号I、Q求模值与检测门限的关系，如果连续五个周期同一距离单元上的回波信号I、Q求模值中有任意三个大于慢门限，即认为当前距离单元满足“3/5准则”，判定此回波为正常回波，输出线性通道延迟同步后的脉压I路、Q路信号，否则判定此回波为干扰信号，输出为零。

所述雷达的信号形式必须具有一定时宽带宽积，雷达工作在参差方式下，雷达的重复周期和近距离内其它同类雷达的重复周期相异。

本发明基于FPGA硬件平台，利用Xilinx公司提供的ISE软件Cordic内核，采用VHDL语言编程，实时实现该抗同频干扰算法。

本发明与现有抗干扰技术相比，具有以下显著优点：

1)不仅可以获得和硬限幅、恒虚警率接收机相似的良好抗干扰显示画面，还能保留目标大小的相关信息，具有显著的抗同频干扰效果；

2)降低参差时对重复周期变化间隔的要求，有效解决了现有技术需要错开较大变化间隔才能消除同频干扰的问题，增加近距离范围内同时正常工作同类雷达的数量。

本发明适用于具有一定时宽带宽积信号脉冲压缩体制雷达的同频干扰抑制领域，可以充分保护宝贵的频带资源，对于抑制雷达间的同频干扰问题具有很强的实际应用价值。

附图说明

附图1是本发明的总体框图。

附图2是本发明的硬限幅模块框图。

附图3是本发明的干扰判别模块框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

本实施例基于FPGA硬件平台，采用Xilinx公司的XC6VLX550T芯片，VHDL语言编写，硬限幅、脉冲压缩和求模处理均是利用ISE软件提供的IPcore内核实现，具体实施步骤如下：

第一步，通过硬限幅模块对雷达基带信号进行硬限幅处理及数据对齐。

如图2所示，假定雷达回波中频信号经正交下变频处理后的I路基带信号为Zj_i、Q路基带信号为Zj_q，Zj_i、Zj_q在硬限幅模块中被分成两路，一路进行硬限幅处理，例化具有坐标变换功能的CordicIPcore，将基带信号Zj_i、Zj_q数据进行直角坐标系到极坐标系的变换，得到相位量Phase_out，相位量Phase_out为高三位是符号位的2QN数据类型；接着例化具有正余弦产生功能的CordicIPcore，输入相位量求出对应的同相分量和正交分量两路数据，即幅度归一化的Yxf_i、Yxf_q两路信号；另一路保留线性特征，但需要根据硬限幅通道的延迟量对基带信号Zj_i、Zj_q进行延迟，得到与Yxf_i、Yxf_q距离对齐的线性信号Xx_i、Xx_q。

第二步，硬限幅模块输出的硬限幅分量、线性分量分别进入硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块，同时进行信号匹配滤波处理。

如图1所示，硬限幅分量Yxf_i、Yxf_q和线性分量Xx_i、Xx_q分别进入硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块，同时进行匹配滤波处理；硬限幅脉压模块的输出为My_yxf_i、My_yxf_q信号，线性脉压模块的输出为My_xx_i、My_xx_q信号。

由于硬限幅通道忽略信号的幅度差异，进入脉冲压缩模块做匹配滤波处理前所有信号被归一化到同一幅度电平，即信噪比和信杂比均约为0dB，经过脉冲压缩(匹配滤波)处理后，硬限幅处理前具有一定信噪比的正常目标回波信号脉压主瓣幅度明显高于检测门限；因为硬限幅脉压后主副瓣比一般大于脉压得益，所以脉冲压缩后距离副瓣低于检测门限，目标回波信号脉压主瓣在2至3个距离单元内，周期间反异步处理只需考虑错开脉压主瓣即可，这样可以大大降低对重复周期变化间隔的要求，提高近距离内同时正常工作同类雷达的数量。

第三步，硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块输出的信号同时进入干扰判别模块进行干扰判别，去除同频干扰和各种异步干扰信号。

外来干扰一般包括两种：与雷达发射信号失配，即各种噪声、杂波和其它雷达发射信号，这部分干扰信号与脉压系数不匹配，经过硬限幅通道脉压处理后不会高于检测门限，可以有效抑制；与雷达发射信号相匹配、周期相异的干扰信号，经过硬限幅通道脉冲压缩处理后，干扰信号主瓣电平高于雷达检测门限，但距离副瓣低于雷达检测门限，且干扰信号主瓣在周期间出现在不同的距离单元上，利用硬限幅通道的上述特性，在干扰判别模块进行干扰判别后，可以得到有效抑制。

如图3所示，硬限幅脉冲压缩模块输出的My_yxf_i、My_yxf_q信号和线性脉冲压缩模块输出My_xx_i、My_xx_q信号同时进入干扰判别模块，对My_yxf_i、My_yxf_q信号求模得到My_yxf_mod，判断My_yxf_mod与硬限幅通道检测门限的关系，结合前四个雷达处理周期同一距离单元求模值与检测门限的比较关系，判断当前距离单元是否满足“3/5”准则，即连续五个周期的值中是否有任意三个大于检测门限，如果满足，判定此信号为正常回波信号，那么最终输出的Ktp_gr_i、Ktp_gr_q由线性通道中经过延迟同步信号My_xx_i_r和My_xx_q_r赋值，否则判定此回波信号为干扰信号，Ktp_gr_i和Ktp_gr_q置零。这种处理方式，既可以保持线性通道信号的相位和幅度信息，又可以有效抑制同频干扰和各种异步干扰。

本发明适用于具有一定时宽带宽积信号脉冲压缩体制雷达的同频干扰抑制领域，可以充分保护宝贵的频带资源，对于抑制雷达间的同频干扰问题具有很强的实际应用价值，增加了近距离范围内同时正常工作同类雷达的数量。

Claims (4)

1.一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，通过硬限幅模块对雷达基带信号进行硬限幅处理及数据对齐；

第二步，硬限幅模块输出的硬限幅分量和线性分量分别进入硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块，同时进行信号匹配滤波处理；

第三步，硬限幅脉冲压缩模块和线性脉冲压缩模块输出的信号同时进入干扰判别模块进行干扰判别，去除同频干扰信号和各种异步干扰信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，其特征在于：所述第一步中包括以下步骤：

（1）将正交变频处理后的雷达回波信号在硬限幅模块中分成两个通道；

（2）一个通道保留信号的相位信息，进行幅度上的硬限幅处理；

（3）另一个通道的信号做延迟处理，保持与硬限幅通道信号在距离向对齐。

3.根据权利要求1所述的一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，其特征在于：所述第三步的干扰判别模块的干扰判别，利用硬限幅通道的恒虚警特性，滑窗比较当前周期和前四个周期同一距离单元回波信号I、Q求模值与检测门限的关系，如果连续五个周期同一距离单元上的I、Q求模值中有任意三个大于慢门限，即认为当前距离单元满足“3/5准则”，判定此回波为正常回波，输出线性通道延迟同步后的脉压I路、Q路信号，否则判定此回波为干扰信号，输出为零。

4.根据权利要求1所述的一种基于硬限幅脉压的雷达双通道抗同频干扰方法，其特征在于：所述雷达的信号形式必须具有一定时宽带宽积，雷达工作在参差方式下，雷达的重复周期和近距离内其它同类雷达的重复周期相异。