CN106405517B - 针对脉冲多普勒雷达的微动假目标生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对PD雷达的微动假目标生成方法。技术方案包括两大步，第一大步：根据假目标的散射中心模型及微动模式在DSP中计算假目标调制参数；第二大步：在FPGA中用调制参数对干扰机截获的敌方PD雷达信号进行脉内调制生成假目标回波信号。本发明有效解决现有方法中生成假目标不考虑其微动特性，容易被识别的问题。

Description

针对脉冲多普勒雷达的微动假目标生成方法

技术领域

本发明属于雷达干扰技术领域，特别是涉及针对PD(Pulse-Doppler，脉冲多普勒)雷达的微动假目标生成方法。

背景技术

PD雷达兼有脉冲雷达的距离鉴别力和连续波雷达的速度鉴别力，能在强杂波背景中获取较大的运动目标回波处理增益，具有较好的抗干扰能力。相干干扰是现有的针对PD雷达的主要有源干扰方法，相干干扰借助于DRFM(Digital Radio Frequency Memory，数字射频存储)技术对雷达信号进行采样、存储与处理，可以精确复制雷达信号的脉内信息，从而与雷达信号相干并使得进入雷达接收机的干扰信号能获得与真实目标回波信号相同或相近的处理增益。目前，针对PD雷达的相干干扰主要有距离-速度同步拖引方式与距离-速度假目标方式。

文章“距离-速度同步拖引干扰的数字实现方法[J]”(航天电子对抗,2007,23(1):第46页～第49页)研究了一种基于正交双通道DRFM的距离-速度同步拖引干扰的数字实现方法，给出了干扰控制器的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现方案及延时模块、移频模块的具体设计；文章“一种对抗PD雷达的假目标欺骗干扰机设计[J]”(现代雷达,2007,29(4):第9页～第16页)研究了一种应用先进结构DRFM的欺骗干扰机系统的设计实现，综合采用高性能FPGA芯片、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)芯片，通过对雷达波形在时域、频域的综合调制，形成的距离-速度假目标可对PD雷达的距离波门和速度波门同时产生良好的干扰效果。文章“雷达有源假目标抑制方法研究[D]”(电子科技大学博士学位论文,2012,第21页～第40页)进一步指出，对于由DRFM转发而形成的距离-速度拖引干扰，可视为距离-速度假目标的特殊形式。现有的针对PD雷达的距离-速度假目标生成方法都没有考虑目标的微动特性，相比具有微动特性的真实目标很容易被识别出来，因此必须发展能够对抗具有微动测量能力的PD雷达的微动假目标生成方法。

对于某些特定目标，微动(例如弹头的进动、直升机旋翼的转动等)作为其固有属性得到了目标识别领域的广泛关注。由于不同目标的微动模式对应着不同的多普勒频谱和微多普勒时频谱，可以利用PD雷达提取有效的微动参数进行目标识别。

发明内容

本发明提出一种针对PD雷达的微动假目标生成方法，解决现有方法中生成假目标不考虑其微动特性，容易被识别的问题。

要实现本发明的针对敌方PD雷达的微动假目标生成，处理流程分两大步，第一大步：根据假目标的散射中心模型及微动模式在DSP中计算假目标调制参数；第二大步：在FPGA中用调制参数对干扰机截获的敌方PD雷达信号进行脉内调制生成假目标回波信号。

本发明的技术方案是，针对脉冲多普勒雷达的微动假目标生成方法，具体包括下述步骤：

第一大步，获取假目标调制参数

第1)步，侦测敌方PD雷达工作载频f₀、脉冲重复间隔T_r、脉冲信号脉宽T及电波入射角

第2)步，计算干扰机在敌方PD雷达脉冲时刻t_m＝mT_r欲模拟假目标各个散射中心的微多普勒频率其中m＝0,1,2,…，k＝1,2,…,K，K为散射中心个数；

第3)步，根据欲模拟假目标所有散射中心的微多普勒频率，计算t_m时刻假目标的电磁散射数据其中α_k表示第k个散射中心的散射强度；

第4)步，利用下面的公式从h(m)中提取I、Q两路假目标调制参数

Q(m)＝real(h(m))

I(m)＝imag(h(m))

其中，real(·)、imag(·)分别表示求实部与求虚部运算；

第二大步，生成假目标回波信号

第1)步，利用干扰机对敌方PD雷达信号进行正交解调以及A/D(Analogue/Digital，模拟/数字)采样处理，设在t_m时刻得到I、Q两路采样信号s_Q(n,m)和s_I(n,m)，其中n＝1,2,…,N，N＝f_s·T，f_s为干扰机对敌方PD雷达信号的采样频率；

第2)步，利用下面的公式进行微动特性调制得到离散假目标信号

s_Q,mod(n,m)＝s_Q(n,m)·Q(m)-s_I(n,m)·I(m)

s_I,mod(n,m)＝s_Q(n,m)·I(m)+s_I(n,m)·Q(m)

第3)步，将s_I,mod(n,m)和s_Q,mod(n,m)经D/A(Digital/Analogue，数字/模拟)变换和正交调制后，形成假目标回波信号发射给敌方PD雷达。

本发明的有益效果：

(1)通过在第一大步第2)步中根据设定的微动模式计算相应的微多普勒频率，所生成的假目标信号可包含目标相应的微动参数，形成与真实目标类似的微动特性(可用多普勒频谱及微多普勒时频谱反映)；

(2)第二大步第2)步的计算方法所利用的公式便于在FPGA中实现，并且只需一次复数乘法即可实现目标微动特性的调制，所需资源少、系统延迟小；

(3)通过在第一大步第3)步中的计算考虑目标平动产生的多普勒频率，并在第二大步第3)步中加入目标平动产生的时延，即可产生包含微动特性的距离-速度假目标。

附图说明

图1是本发明提供的针对PD雷达的微动假目标生成流程图；

图2是实验中欲模拟假目标散射中心模型；

图3是利用本发明产生的假目标回波信号的多普勒频谱；

图4是利用本发明产生的假目标回波信号的微多普勒时频谱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的针对PD雷达的微动假目标生成流程图。包括两大步骤：第一大步，获取假目标调制参数，其中，可根据欲模拟假目标的散射中心模型与微动模式(振动、转动或进动)以及f₀、按照专著“The Micro-Doppler Effect in Radar[M]”(ArtechHouse,2011:第56页～第70页)中的数学推导计算干扰机在敌方PD雷达脉冲时刻t_m＝mT_r欲模拟假目标各个散射中心的微多普勒频率第二大步，生成假目标回波信号。

图2至图4是利用本发明提供的技术方案进行MATLAB仿真实验的结果。实验中，设敌方PD雷达发射LFM(Linear Frequency Modulated，线性调频)信号，信号载频f₀＝9GHz，带宽为20MHz，脉冲信号脉宽T＝10μs，脉冲重复间隔T_r＝50μs，总脉冲个数为2048(即m＝0,1,2,…,2047)，目标做匀速转动，电波入射角随之改变。干扰机欲模拟假目标模型如图2所示，包含四个金属圆球(可看做四个理想散射中心)，目标做匀速转动，转动半径为2m，转动周期为200ms，对应的转动角速度为10πrad/s。

图3是利用本发明产生的假目标回波信号的多普勒频谱(横坐标为多普勒频率，纵坐标为归一化频谱幅度)，图4是利用本发明产生的假目标回波信号的微多普勒时频谱(横坐标为时间，纵坐标为微多普勒频率)。从图3中可以看出，目标的多普勒频谱几乎布满于-4kHz～4kHz之间，这是由于目标转动所产生的时变多普勒频率造成的，从图4中则可以进一步看出目标有四个主要散射分量，它们的频率呈正弦变化，变化周期为200ms，这与设定的目标散射中心个数及转动周期是相同的。由此表明：假目标回波信号中蕴含了目标的微动信息，因此假目标微多普勒时频谱能够表达实际的雷达目标微动特性，且假目标回波信号经频谱分析与真实目标具有相似的微动特性，用现有的微动测量手段难以鉴别真伪。

Claims (1)

1.一种针对脉冲多普勒雷达的微动假目标生成方法，包括两大步骤：

第一大步，获取假目标调制参数；第二大步，生成假目标回波信号；

其特征在于，

其中，第一大步，获取假目标调制参数，包括下述步骤：

第1)步，侦测敌方PD雷达工作载频f₀、脉冲重复间隔T_r、脉冲信号脉宽T及电波入射角其中，PD是指脉冲多普勒；

第2)步，计算干扰机在敌方PD雷达脉冲时刻t_m＝mT_r欲模拟假目标各个散射中心的微多普勒频率其中m＝0,1,2,…，k＝1,2,…,K，K为散射中心个数；

第3)步，根据欲模拟假目标所有散射中心的微多普勒频率，计算t_m时刻假目标的电磁散射数据其中α_k表示第k个散射中心的散射强度；

第4)步，利用下面的公式从h(m)中提取I、Q两路假目标调制参数：

Q(m)＝real(h(m))

I(m)＝imag(h(m))

其中，real(·)、imag(·)分别表示求实部与求虚部运算；

其中，第二大步，生成假目标回波信号，包括下述步骤：

第1)步，利用干扰机对敌方PD雷达信号进行正交解调以及A/D(Analogue/Digital，模拟/数字)采样处理，设在t_m时刻得到I、Q两路采样信号s_Q(n,m)和s_I(n,m)，其中n＝1,2,…,N，N＝f_s·T，f_s为干扰机对敌方PD雷达信号的采样频率；

第2)步，利用下面的公式进行微动特性调制得到离散假目标信号：

s_Q,mod(n,m)＝s_Q(n,m)·Q(m)-s_I(n,m)·I(m)

s_I,mod(n,m)＝s_Q(n,m)·I(m)+s_I(n,m)·Q(m)

第3)步，将s_I,mod(n,m)和s_Q,mod(n,m)经数模变换和正交调制后，形成假目标回波信号发射给敌方PD雷达。