CN106405512B - 基于干扰谱和mtd滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及雷达信号处理领域中的一种抑制同频异步干扰的方法，具体涉及一种基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，可广泛用于雷达信号处理系统中。本发明通过MTD滤波器的幅相特性完成对异步干扰的谱分析，并在MTD处理过程中各多普勒通道时域检测的基础上，结合各通道频域信息实现时频二维联合检测，在有效检测目标的同时完成对同频异步干扰的有效抑制，基本消除了干扰或目标误判以及目标漏警问题。

Description

基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理领域中的一种抑制同频异步干扰的方法，具体涉及一种基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，可广泛用于雷达信号处理系统中。
背景技术
雷达抗干扰是指一切破坏和扰乱敌方雷达检测己方目标信息的战术和技术措施的统称。对雷达来说，除带有目标信息的有用信号外，其他各种无用信号都是干扰。现代战争通常是“海、陆、空、天、电”五维一体，经常出现雷达组网或者雷达编队作战，但是这样经常面临的一个最大问题就是雷达间的相互干扰，雷达的数量越多，距离越近，同频干扰出现的可能性就越大，从而导致雷达还没有发现目标，却被友邻雷达的干扰所干扰。这种干扰是严重的，轻则影响目标的检测，重则导致接收机饱和，所以雷达的抗同频干扰能力已成为衡量雷达性能的一项重要指标。
根据不同雷达脉冲重复频率间的差异，当雷达的脉冲重复频率相同或相互之间脉冲重复频率为整数倍关系，干扰表现为同频同步干扰，称为同步干扰，同步干扰在雷达屏幕上表现为环状干扰，由于不同雷达重复周期间的微小差异，干扰环半径会随时间变化。当雷达的脉冲重复周期不同或不成整数倍关系，或工作于参差状态，干扰表现为同频异步干扰，称为异步干扰，异步干扰在雷达屏幕上表现为散叶状发射虚线。
中国发明专利《基于功率区分的雷达杂波与多种干扰同时抑制方法》 (申请号：CN200910060465.5)所公开的是：一种基于功率区分的雷达杂波与多种干扰同时抑制方法，该方法利用杂波、干扰和目标信号功率上的差异，实现了强杂波、干扰和目标信号的分离，可有效抑制包括瞬态干扰、同频异步干扰在内的多种干扰和杂波。但该方法未提供当功率上的差异较小时如何区分目标与干扰信号的方法，不能将目标与干扰信号时域幅值相近造成的恒虚警问题。
目前国外对异步干扰问题的处理，均归结为抗有源干扰或电磁兼容问题来处理。国内己有文献对异步干扰问题作了些研究，但大多是基于时域处理的，即通常雷达抗干扰的方法是一种相邻周期反异步的方法，它的原理是用相邻脉冲间同一距离单元上接收到的信号相减来发现异步干扰，其差大于某个门限时，可判断为异步干扰，然后通过反异步准则和电路将其减小或消除。此方法仅从时域进行考虑，不能有效的同时应对多种干扰情况，存在以下两个问题：一、差值门限的选取不能同时兼顾强弱干扰和目标的检测，门限偏低容易产生误判，出现目标误判为干扰，门限偏高则弱干扰不会被抑制，出现干扰误判为目标；二、当目标与干扰在同一距离单元同时存在时，会判断为干扰，目标产生漏警。为此，本发明将针对传统方法中出现的问题提出一种新的解决同频异步干扰的方法。
发明内容
本发明提供一种基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，解决现有雷达抗异步干扰方法中存在的由于差值门限设置不能兼顾强弱干扰、干扰与目标在同一距离单元同时存在而产生的干扰或目标误判以及目标漏警问题，实现在有效检测目标的同时完成对同频异步干扰的有效抑制。
本发明的技术方案是：1、一种基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，包括下述步骤：
步骤一、对雷达回波信号进行MTD滤波处理；基于MTD/PD滤波器组各通道幅相特性，获取具备描述异步干扰谱特征的离散谱线，根据此谱线形成的干扰谱；
步骤二、利用各滤波通道幅度信息进行干扰谱分析；
步骤三、自适应异步干扰抑制和目标检测；
其特征在于：所示步骤二包括以下步骤：
按照公式获取第k个距离单元各通道的过门限检测信号，其中threshold为检测门限，Gi(k)为过门限检测信号， Ci(k)为MTD滤波器组输出的各通道各距离单元幅度；
统计第k个距离单元的过门限的通道数量，记为num(k)，按照公式进行判定，并设置干扰标识F，当前位置单元受到异步干扰时F(k)＝0，否则无异步干扰F(k)＝1；
根据公式计算各通道各距离单元的干扰幅度Mi(k)；
将干扰标识F与各通道干扰幅度数据Mi进行数据合并输出一组正整数 F/Mi，其中最高位为干扰标识，低位数据为干扰幅度。
根据如上所述的基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，其特征在于：步骤一中，所述的窄带滤波器组数量不小于12，所述的干扰谱基于MTD滤波幅相特性而得到。
根据如上所述的基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，其特征在于：步骤三包括如下步骤：根据过门限检测门限为 threshold，得到各距离单元的过门限检测信号Dti(k)；
对来自干扰分析的标识和干扰幅度合并数据进行分离，得到独立的干扰标识F(k)和干扰幅度Mi(k)，用当前通道幅度Ci(k)减去干扰幅度 Mi(k)，自适应的去除干扰幅度，得到第k个距离单元的去干扰之后的待检测数据CMi(k)；
按照公式做过门限检测，检测门限为threshold，得到各距离单元的过门限信号Cfi(k)；
过门限信号Cfi(k)与过门限标识进行或操作，完成频域检测，得到频域中过门限检测信号Dfi(k)；
各多普勒通道进行时域检测信号Dti(k)和频域检测信号Dfi(k)的或操作，得到每个通道检测信号Di(k)；
将各通道的检测信号Di(k)进行或操作，得到第k个距离单元的检测信号D(k)，完成干扰抑制和目标检测。
本发明的有益效果是：通过MTD滤波器的多普勒通道的幅相特性获取干扰谱，完成对干扰谱的谱分析之后可以获取干扰标识和干扰幅度，然后，在MTD处理过程中各多普勒通道时域检测的基础上，结合各通道频域信息实现时频二维联合检测，在有效检测目标的同时完成对同频异步干扰的有效抑制，基本消除了干扰或目标误判以及目标漏警问题。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为干扰谱分析流程图；
图3为频域检测流程图；
图4为雷达受干扰未采取本发明方法时的P显画面视频截图；
图5为雷达受干扰采取本发明方法时的P显画面视频截图。
具体实施方式
名词解释：MTD：动目标检测
PD：脉冲多普勒
FIR：有限冲击响应横向滤波器
Fr：雷达工作重复频率
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
本发明的工作原理为：在MTD或PD体制的雷达中，多普勒滤波器组的输出可以在一定程度上反应多普勒域的谱特征，当存在异步干扰时，会产生类似的冲击响应，在整个多普勒域，所有多普勒滤波器输出信号的幅度均应为固定值，而目标信号一般只出现在相邻的几个多普勒通道中，所以，考虑到噪声或目标的存在，当检测到超过一定数量以上多普勒滤波器输出幅度超过规定的常规检测门限时，可以判定为存在异步干扰，同时将不含当前对应通道的其余通道幅度进行平均操作，便可得到当前通道的异步干扰的强度，基于该干扰强度，无需设置其他专门的干扰判定门限，便可以自适应的实现对异步干扰进行抑制。
如图1所示，本发明的基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，包括下述步骤：
步骤一、对雷达回波信号进行MTD滤波处理：
在采用MTD/PD体制的雷达中，基于MTD/PD滤波器组各通道幅相特性，获取具备描述异步干扰谱特征的离散谱线，根据此谱线形成的干扰谱，可以为后续步骤，提取干扰特征，具体方法如下所述：
为了更好的获取异步干扰信号的频谱特征，建议基于MTD滤波幅相特性而得到的干扰谱，应该满足滤波器组中包括的窄带滤波器组数量不小于12，一般用FIR来实现多普勒滤波器组，该滤波器组的包括n个窄带滤波器，总的频率覆盖范围从0到Fr，每个滤波器对应不同的多普勒频率范围，输出结果对应一条离散谱线，例如，当n＝32时，整个频域范围由32根谱线表示。各滤波器输出的复数数据经过求模、取对数之后，可以得到 MTD滤波器组输出的各通道各距离单元的幅度Ci(k)(其中：i＝1,2…n，表示不同滤波器对应的通道号，k＝1,2…m，表示距离单元编号)。
步骤二、利用各滤波通道幅度信息进行干扰谱分析：
干扰谱分析流程如图2所示。
MTD滤波器组输出的各通道各距离单元幅度表示为Ci(k)，首先，按照公式(其中threshold为检测门限，Gi(k) 为过门限检测信号)获取第k个距离单元各通道的过门限检测信号，然后，统计第k个距离单元的过门限的通道数量，记为num(k)，按照公式进行判定，并设置干扰标识F，当前位置单元受到异步干扰时F(k)＝0，否则无异步干扰F(k)＝1，同时，按照公式计算各通道各距离单元的干扰幅度 Mi(k)；然后，将干扰标识F与各通道干扰幅度数据Mi进行数据合并输出一组正整数F/Mi，其中最高位为干扰标识，低位数据为干扰幅度。
步骤三、自适应异步干扰抑制和目标检测：
各多普勒通道的目标检测在时域进行传统的左右选大对数恒虚警，过门限检测门限为threshold，得到各距离单元的过门限检测信号Dti(k)，该过门限信号包括了目标和异步干扰；在频域检测时，实施流程如图3所示，首先，对来自干扰分析的标识和干扰幅度合并数据进行分离，得到独立的干扰标识F(k)和干扰幅度Mi(k)，用当前通道幅度Ci(k)减去干扰幅度 Mi(k)，自适应的去除干扰幅度，得到第k个距离单元的去干扰之后的待检测数据CMi(k)，然后按照公式做过门限检测，检测门限为threshold，得到各距离单元的过门限信号Cfi(k)，接着该过门限信号与过门限标识进行或操作，完成频域检测，得到频域中过门限检测信号Dfi(k)；然后，各多普勒通道进行时域检测信号Dti(k)和频域检测信号Dfi(k)的或操作，得到每个通道检测信号Di(k),最后，将各通道的检测信号Di(k)进行或操作，得到第k个距离单元的检测信号D(k)，完成干扰抑制和目标检测。
本发明在某雷达上进行了实施，并得到了验证，图4为雷达受干扰未采取本发明方法时的P显画面视频截图，图5为雷达受干扰采取本发明方法时的P显画面视频截图，实施了本发明方法之后，干扰得到明显抑制，目标仍然跟踪连续。

Claims (1)

1.一种基于干扰谱和MTD滤波幅相特性的抗同频异步干扰方法，包括下述步骤：
步骤一、对雷达回波信号进行MTD滤波处理；基于MTD/PD滤波器组各通道幅相特性，获取具备描述异步干扰谱特征的离散谱线，根据此谱线形成的干扰谱；
步骤二、利用各滤波通道幅度信息进行干扰谱分析；
步骤三、自适应异步干扰抑制和目标检测；
其特征在于：所示步骤二包括以下步骤：
按照公式获取第k个距离单元各通道的过门限检测信号，其中threshold为检测门限，Gi(k)为过门限检测信号，Ci(k)为MTD滤波器组输出的各通道各距离单元幅度；
统计第k个距离单元的过门限的通道数量，记为num(k)，按照公式，进行判定，并设置干扰标识F，当前位置单元受到异步干扰时F(k)=0，否则无异步干扰F(k)=1；
根据公式，计算各通道各距离单元的干扰幅度Mi(k)；
将干扰标识F与各通道干扰幅度数据Mi进行数据合并输出一组正整数F/Mi，其中最高位为干扰标识，低位数据为干扰幅度；
步骤三包括如下步骤：根据过门限检测门限为threshold，得到各距离单元的过门限检测信号Dti(k)；
对来自干扰分析的标识和干扰幅度合并数据进行分离，得到独立的干扰标识F(k)和干扰幅度Mi(k) ，用当前通道幅度Ci(k) 减去干扰幅度Mi(k) ，自适应的去除干扰幅度，得到第k个距离单元的去干扰之后的待检测数据CMi(k)；
按照公式，做过门限检测，检测门限为threshold，得到各距离单元的过门限信号Cfi(k)；
过门限信号Cfi(k)与过门限标识进行或操作，完成频域检测，得到频域中过门限检测信号Dfi(k) ；
各多普勒通道进行时域检测信号Dti(k)和频域检测信号Dfi(k)的或操作，得到每个通道检测信号Di(k)；
将各通道的检测信号Di(k)进行或操作，得到第k个距离单元的检测信号D(k)，完成干扰抑制和目标检测。
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