CN106680790A - 一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法 - Google Patents

一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，适用于噪声干扰和邻近无意干扰的检测，通过实时自动在线提供雷达工作环境中干扰信号的方位和频率信息，可为雷达采取行之有效的抗干扰措施提供决策依据。本发明利用雷达正常工作数据进行干扰检测，解决了雷达不存在休止期亦可进行干扰检测的问题。相比于已有的基于雷达休止期的干扰检测方法，可对干扰信号进行全时间检测，且能够更加真实地反映出雷达正常工作时受到的干扰情况。

Description

一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法
技术领域
本发明涉及雷达领域中的干扰检测方法，具体涉及了一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，适用于噪声干扰和邻近无意干扰的检测，通过实时自动在线提供雷达工作环境中干扰信号的方位和频率信息，为雷达采取行之有效的抗干扰措施提供决策依据，对于提高雷达在干扰环境中的工作性能具有重要意义。
背景技术
目前，自适应频率捷变技术被认为是雷达领域对抗窄带瞄准干扰、广谱干扰和邻近无意干扰的一种较为有效的方法，而实施自适应频率捷变的一个重要前提就是干扰检测。脉冲雷达的干扰检测是在其休止期进行的，在休止期内对其接收本振的频率在整个工作带宽内进行遍历，通过对休止期内的接收信号进行功率检测，给出不同方位和频点对应的干扰信息。在休止期进行干扰检测主要有2个缺点：缺点1为休止期内的干扰环境与雷达正常工作时的干扰环境可能存在较大偏差；缺点2为休止期通常远小于雷达正常工作时间，故很可能出现干扰信号存在却没有被进行检测的情况。此外，伪码调相连续波雷达不存在休止期，故不能将脉冲雷达的干扰检测方法直接应用于伪码调相连续波雷达中。
发明内容
本发明提出了一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，利用雷达正常工作数据进行干扰检测，解决了雷达不存在休止期亦可进行干扰检测的问题，可实时自动在线提供雷达工作环境中干扰信号的方位和频率信息。
本发明所要解决的问题是这样实现的：
一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，包括以下步骤：
步骤1、设置雷达工作中心频点的跳频方式；
步骤2、雷达的接收天线接收空间信号，将接收到的空间信号输出至雷达的接收机；
步骤3、接收机对接收到的空间信号进行低噪声放大、正交混频和滤波，得到两路正交的模拟零中频信号，将两路正交的模拟零中频信号输出至雷达的模数转换器；
步骤4、模数转换器对两路正交的模拟零中频信号分别进行同步采样，得到两路正交的数字零中频信号，将两路正交的数字零中频信号以及雷达当前的方位和频点信息发送至雷达的数字信号处理机；
步骤5、数字信号处理机对1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号进行发射泄露和雷达回波抑制处理，得到处理后的有效数据；
步骤6、数字信号处理机计算有效数据的均方值，将均方值作为干扰功率；
步骤7、数字信号处理机将干扰功率与干扰门限进行比较，若干扰功率大于等于干扰门限，则将干扰标志置1，否者，将干扰标志置0；
步骤8、数字信号处理机记录当前方位和频点对应的干扰标志和干扰功率并输出。
其中，所述步骤1具体为：
当雷达刚开机或需在最短时间内获知雷达最新工作环境时，将跳频方式设置为扫描间随机跳频；所述的扫描间随机跳频为在1个跳变周期内遍历1次所有工作中心频点，1个跳变周期内的跳变顺序为随机序列，跳变周期之间采用不同的跳变序列；
当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布单一时，将跳频方式设置为扫描间自适应跳频；所述的扫描间自适应跳频为将所有方位上平均干扰功率最小的频点作为下1圈的工作中心频点；
当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布复杂时，将跳频方式设置为相参处理帧间自适应跳频；所述的相参处理帧间自适应跳频为将相参处理帧对应方位上干扰功率最小的频点作为下1圈对应方位上相参处理帧的工作中心频点。
其中，所述步骤5具体包括以下步骤：
501、数字信号处理机将1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号用1路复信号x(n)表示，用延迟不同时间后的参考信号与x(n)复乘，得到多路解调信号：
yl(n)＝x(n)c(n-lD),0<(lD/fs)<Pτb；
式中，c(n)为参考信号，表示事先存储好的由雷达发射机直接馈入雷达接收机后，被模数转换器采集的发射波形复采样值的共轭，且c(n)的顺序与雷达发射机当前工作时序同步；yl(n)为第l路解调信号，且l为整数；D为延时间隔，且为整数；fs为模数转换器采样率；P为1个伪码调制周期内的码元个数；τb为单个码元的时间长度；
502、将各路解调信号分别进行带通滤波，并对各路滤波后的信号进行抽取；
503、对各路抽取后的信号分别进行匹配滤波；
504、计算匹配滤波后所有信号的均方根，并根据均方根计算出抑制门限；
505、将匹配滤波后的所有信号分别与抑制门限进行比较，若信号模值大于等于抑制门限，则将此模值视为无效数据，否则视为有效数据。
其中，接收天线为雷达正常工作接收天线。
其中，接收机为雷达正常工作接收机。
本发明相比背景技术具有以下优点：
(1)本发明用于干扰检测的原始数据为雷达正常工作数据，能够更加真实地反映出雷达正常工作时受到的干扰情况；
(2)本发明所述干扰检测方法可对干扰信号进行全时间检测，在时间上不存在空隙，故不会出现干扰信号存在却没有被进行干扰检测的情况。
附图说明
图1是本发明干扰检测处理流程图；
图2是本发明发射泄露和雷达回波抑制处理流程图。
具体实施方式
现结合附图1-2对本发明作进一步详细描述。
一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，包括以下步骤：
步骤1、根据实际情况分时对扫描间随机跳频、扫描间自适应跳频和相参处理帧间自适应跳频3种跳频方式进行选择，设置雷达工作中心频点的跳变方式；
实施例中，雷达共有20个可能的中心频点，中心频点跳变方式的特点和适用情况分别为：
扫描间随机跳频：当雷达刚开机或需在最短时间内获知雷达最新工作环境时，将跳频方式设置为扫描间随机跳频；所述的扫描间随机跳频为在1个跳变周期内遍历1次所有工作中心频点，1个跳变周期对应20圈，1个跳变周期内的跳变顺序为随机序列，跳变周期之间采用不同的跳变序列；
扫描间自适应跳频：当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布单一时，将跳频方式设置为扫描间自适应跳频；所述的扫描间自适应跳频为将所有方位上平均干扰功率最小的频点作为下1圈的工作中心频点；
相参处理帧间自适应跳频：当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布复杂时，将跳频方式设置为相参处理帧间自适应跳频；所述的相参处理帧间自适应跳频为将相参处理帧对应方位上干扰功率最小的频点作为下1圈对应方位上相参处理帧的工作中心频点。
步骤2、雷达的接收天线接收空间信号，将接收到的空间信号发送至雷达的接收机；其中，所述的接收天线为雷达正常工作接收天线，用于接收干扰、发射泄露和雷达回波等空间信号。
步骤3、接收机对接收到的空间信号进行低噪声放大、正交混频和滤波，得到两路正交的模拟零中频信号，将两路正交的模拟零中频信号输出至雷达的模数转换器；其中所述的接收机为雷达正常工作接收机，用于对接收到的空间信号进行低噪声放大、正交混频和滤波，得到两路正交的零中频信号。
步骤4、模数转换器对两路正交的模拟零中频信号分别进行同步采样，得到两路正交的数字零中频信号，将两路正交的数字零中频信号、雷达当前的方位和雷达当前的频点信息发送至雷达的数字信号处理机；
步骤5、数字信号处理机对1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号进行发射泄露和雷达回波抑制处理，得到处理后的有效数据；具体包括以下步骤：
501、数字信号处理机将对1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号用1路复信号x(n)表示，用延迟不同时间后的参考信号与x(n)复乘，得到多路解调信号：
yl(n)＝x(n)c(n-lD),0<(lD/fs)<Pτb；
式中，c(n)为参考信号，表示事先存储好的由雷达发射机直接馈入雷达接收机后，被模数转换器采集的发射波形复采样值的共轭，且c(n)的顺序与雷达发射机当前工作时序同步；yl(n)为第l路解调信号，且l为整数；D为延时间隔，且为整数；fs为模数转换器采样率；P为1个伪码调制周期内的码元个数；τb为单个码元的时间长度；
实施例中，D＝2，fs＝8MHz，P＝127，τb＝0.5μs；
502、将各路解调信号分别进行带通滤波，并对各路滤波后的信号进行抽取；设计带通滤波器，将各路解调信号分别进行带通滤波，其目的为抑制发射泄露、低多普勒雷达回波和伪码频谱中的高频分量；对滤波后的信号进行适当抽取，以降低数据率。带通滤波和抽取可采用1级滤波器实现，也可采用多级滤波器实现；
503、对各路抽取后的信号分别进行匹配滤波；对各路带通滤波和抽取后的数据分别进行匹配滤波，其目的为对带通滤波器通带内的剩余雷达回波进行匹配滤波；匹配滤波器采用加权快速傅里叶变换实现；
504、计算匹配滤波后所有信号的均方根，并根据均方根计算出抑制门限；
505、将匹配滤波后的所有信号分别与抑制门限进行比较，若信号模值大于等于抑制门限，则将此模值视为无效数据，否则视为有效数据。
步骤6、数字信号处理机计算有效数据的均方值，将均方值作为干扰功率；
步骤7、数字信号处理机将干扰功率与干扰门限进行比较，若干扰功率大于等于干扰门限，则将干扰标志置1，否者，将干扰标志置0；
步骤8、数字信号处理机记录当前方位和频点对应的干扰标志和干扰功率并输出，为下1圈频点跳变提供决策依据。

Claims (5)

1.一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置雷达工作中心频点的跳频方式；
步骤2、雷达的接收天线接收空间信号，将接收到的空间信号输出至雷达的接收机；
步骤3、接收机对接收到的空间信号进行低噪声放大、正交混频和滤波，得到两路正交的模拟零中频信号，将两路正交的模拟零中频信号输出至雷达的模数转换器；
步骤4、模数转换器对两路正交的模拟零中频信号分别进行同步采样，得到两路正交的数字零中频信号，将两路正交的数字零中频信号以及雷达当前的方位和频点信息发送至雷达的数字信号处理机；
步骤5、数字信号处理机对1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号进行发射泄露和雷达回波抑制处理，得到处理后的有效数据；
步骤6、数字信号处理机计算有效数据的均方值，将均方值作为干扰功率；
步骤7、数字信号处理机将干扰功率与干扰门限进行比较，若干扰功率大于等于干扰门限，则将干扰标志置1，否者，将干扰标志置0；
步骤8、数字信号处理机记录当前方位和频点对应的干扰标志和干扰功率并输出。
2.根据权利要求1所述的一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，其特征在于：所述步骤1具体为：
当雷达刚开机或需在最短时间内获知雷达最新工作环境时，将跳频方式设置为扫描间随机跳频；所述的扫描间随机跳频为在1个跳变周期内遍历1次所有工作中心频点，1个跳变周期内的跳变顺序为随机序列，跳变周期之间采用不同的跳变序列；
当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布单一时，将跳频方式设置为扫描间自适应跳频；所述的扫描间自适应跳频为将所有方位上平均干扰功率最小的频点作为下1圈的工作中心频点；
当雷达开机一段时间且干扰源在频率和方位上分布复杂时，将跳频方式设置为相参处理帧间自适应跳频；所述的相参处理帧间自适应跳频为将相参处理帧对应方位上干扰功率最小的频点作为下1圈对应方位上相参处理帧的工作中心频点。
3.根据权利要求1所述的一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，其特征在于：所述步骤5具体包括以下步骤：
501、数字信号处理机将1个相参处理帧内的两路正交的数字零中频信号用1路复信号x(n)表示，用延迟不同时间后的参考信号分别与x(n)复乘，得到多路解调信号：
yl(n)＝x(n)c(n-lD),0<(lD/fs)<Pτb；
式中，c(n)为参考信号，表示事先存储好的由雷达发射机直接馈入雷达接收机后，被模数转换器采集的发射波形复采样值的共轭，且c(n)的顺序与雷达发射机当前工作时序同步；yl(n)为第l路解调信号，且l为整数；D为延时间隔，且为整数；fs为模数转换器采样率；P为1个伪码调制周期内的码元个数；τb为单个码元的时间长度；
502、将各路解调信号分别进行带通滤波，并对各路滤波后的信号进行抽取；
503、对各路抽取后的信号分别进行匹配滤波；
504、计算匹配滤波后所有的信号的均方根，并根据均方根计算出抑制门限；
505、将匹配滤波后所有的信号分别与抑制门限进行比较，若信号模值大于等于抑制门限，则将此模值视为无效数据，否则视为有效数据。
4.根据权利要求1所述的一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，其特征在于：所述步骤2中，接收天线为雷达正常工作接收天线。
5.根据权利要求1所述的一种伪码调相连续波雷达干扰检测方法，其特征在于：所述步骤3中，接收机为雷达正常工作接收机。
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