CN106772278B - 一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，通过零中频信号生成的包络信号，在视频方位向回波中查找同频异步干扰出现的位置，然后根据记录的同频异步干扰位置，在零中频I、Q两路实信号中分别进行干扰抑制，以保留零中频相位信息，为后续雷达信号的相参处理奠定基础。干扰抑制过程中，引入权重系数和保护因子，利用保护因子实现对原始方位向回波幅值的保护，以达到去除同频异步干扰信号同时，最大程度的保护原始数据不被修改。

Description

一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，更具体地，涉及一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法。

背景技术

目前，由于导航雷达在各种类型船只上使用较为广泛，频段多集中于X波段附近，发射频率较为接近，且在舰艇编队航行、大批渔船共同出海捕鱼等情况下，容易出现同频干扰较为密集的情况，另外，随着雷达技术的发展，固态导航雷达使用也越来越多，由于其峰值功率难以达到较高的水平，为保证其探测威力，就需适当增加发射脉冲宽度来提高发射能量，这样的宽脉冲若进入邻近雷达产生同频干扰，干扰的波形势必在径向具有较大的距离跨度，导致被干扰雷达相邻脉冲的干扰回波部分重叠，进一步加剧同频干扰的密集程度。

同频干扰会严重影响目标检测、降低目标跟踪的准确性和大幅度缩短雷达作用距离。为了降低同频干扰造成的影响，则需要对雷达信号进行抗干扰处理。而目前常用的抗同频异步干扰技术，是利用同一距离处一定数目的相邻脉冲来确定非干扰回波的功率水平和干扰回波的位置。

具体方法是，将雷达新接收到的方位向回波采样值 其中j＝N_c+1,N_c+2,N_c+3,...，与之前最邻近的N_c个方位向回波采样点幅度的均值相比较，若则保持当前值不变；若则将的值用替换，即令雷达整个量程范围内所有的方位向回波序列均按此处理方法进行处理。

这种处理方式，虽然在一定范围内可以起到一定的抑制同频异步雷达干扰信号，但是，其存在以下几个问题：1，该方法直接将m_j与μ_N比较，没有考虑正常回波与干扰的能量差异，可能会导致非干扰类雷达杂波数据被修改，影响后续的信号处理；二是，μ_N在计算过程中没有考虑不同脉冲与当前脉冲的相关性不同，会导致当前采样点值估计误差大的问题；三是，抑制等级仅依靠N_c这一参数来调整，调控能力弱，对密集干扰的抑制能力差。

且鉴于干扰密集的情况，在抑制雷达同频异步干扰视频信号时，很容易有邻近干扰回波参与非干扰回波功率水平计算，导致干扰门限抬高，通过上述一次处理抑制处理方法，难以完全抑制同频异步干扰信号，从而导致处理后的雷达信号仍然有较多残留的干扰信号，影响后续目标检测和跟踪处理性能，缩短雷达作用距离。

鉴于现有导航雷达主要为非相参体制，虽部分导航雷达为相参体制，但其后续处理均采用非相参处理方式进行，不需保留相位信息，因而同频干扰抑制处理均在视频信号层完成即可。针对固态导航雷达以及相参处理需求，抗同频异步干扰处理后仍需保留相位信息，因而需在中频信号层完成处理，而目前鲜有文献报道在零中频进行同频异步干扰抑制的方法。

发明内容

本发明提供一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，以解决现有的视频信号层同频异步干扰抑制技术难以保留相位信息的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.基于雷达方位向零中频回波序列，获取雷达方位向回波视频序列、所述雷达方位向零中频回波序列的I路基带信号序列和其Q路基 带信号序列；

S2.基于所述雷达方位向回波视频序列，获取同频异步干扰在所述雷达方位向回波视频序列中的位置，并分别对产生干扰位置处的I路基带信号序列和Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

在上述方案基础上优选，步骤S2进一步包括以下步骤：

S21.基于同频异步干扰密度，设置抗干扰脉冲个数为N_C、及保护因子T_P；

S22.对前面N_C个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i,对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P；

S23.将第j个方位向视频回波的幅值x_j与所取得保护因子的平均值μ比较，判断获知第j个方位向视频回波为同频异步干扰位置；

S24.分别对产生干扰位置处的I路基带信号序列和Q路基带信号序列进行抑制处理，获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列；

S24.将N_C自动加1，执行所述步骤S22；

其中，j＝N_C+1，且α₁，α₂，……α_i呈线性递减关系，1≤i≤j。

在上述方案基础上优选，步骤S24进一步包括以下步骤：

对前面N_C个的I路基带信号序列幅值、和前面N_C个的Q路基带信号序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i,对赋予权重系数的I路基带信号序列幅值求取平均值μⁱ，对赋予权重系数的Q路基带信号序列幅值求取平均值μ^q，用μⁱ替代第j个I路基带信号的幅值，用μ^q替代第j个Q路基带信号的幅值。

在上述方案基础上优选，步骤S2中的所述抑制处理包括初级抑制处理和二级抑制处理；

所述初级抑制处理获取处理后的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列，并基于一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列获取一次抑制视频回波序列。

在上述方案基础上优选，所述二次抑制处理包括以下步骤：

基于一次抑制视频回波序列，获取同频异步干扰在所述一次抑制视频回波序列中的干扰位置，并分别对产生干扰位置处的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取二次抑制的雷达方位向零中频回波序列。

在上述方案基础上优选，所述初级抑制处理的抗干扰脉冲数N_C1取值范围为[2,5]，所述初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2,6]。

在上述方案基础上优选，所述二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[3,5]，且所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[2,6]，且应满足T_p2＞T_p1。

在上述方案基础上优选，所述二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[2,5]，且所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3,8]，且应满足T_p2＞T_p1。

在上述方案基础上优选，所述抑制处理还包括基于二次抑制处理的结果进行处理的三次抑制处理。

在上述方案基础上优选，所述三次抑制处理包括以下步骤：

基于二次抑制的雷达方位向零中频回波序列，以获取同频异步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置；

基于同频异步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置，并分别对产生干扰位置处的二次抑制I路基带信号序列和二次 抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

在上述方案基础上优选，所述初级抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C1、二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_C2和三次抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C3值范围均为[1,5]，所述初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2，6]，所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3，8]，所述三次抑制处理的保护因子T_p3取值范围为[4，10]，且应满足T_p3＞T_p2＞T_p1。

本发明提供的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，通过零中频信号生成的包络信号，在视频方位向回波中查找同频异步干扰出现的位置，然后根据记录的同频异步干扰位置，在零中频I、Q两路实信号中分别进行干扰抑制，以保留零中频相位信息，为后续雷达信号的相参处理奠定基础。干扰抑制过程中，引入权重系数和保护因子，利用保护因子实现对原始方位向回波幅值的保护，以达到去除同频异步干扰信号同时，最大程度的保护原始数据不被修改。

附图说明

图1为本发明的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法的流程框图；

图2为本发明的图1中步骤S2的详细流程框图；

图3为本发明的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法的详细流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中所提到的方位向回波序列表示，在雷达圆周扫描条件 下，与雷达原点之间距离相等处连续的方位向回波包络构成的回波序列，表示为其对应的中频回波序列的I路基带信号序列，表示为其对应的中频回波序列的Q路基带信号序列，表示为且

请参阅图1所示，本发明提供了一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，包括以下步骤：

S1.基于雷达方位向零中频回波序列，获取雷达方位向回波视频序列、雷达方位向零中频回波序列的I路基带信号序列和其Q路基带信号序列；

S2.基于所述雷达方位向回波视频序列，获取同频异步干扰在所述雷达方位向回波视频序列中的位置，并分别对产生干扰位置处的I路基带信号序列和Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

其中，本发明的雷达方位向零中频回波序列且，雷达方位向回波视频序列为且中频回波序列的I路基带信号序列，表示为 对应的中频回波序列的Q路基带信号序列，表示为

为了进一步详细说明本发明的技术方案，以下将详细介绍本发明的步骤S2，请继续参阅图2所示。

根据雷达方位向回波视频序列，获取同频异步干扰在所述雷达方位向回波视频序列中的位置，具体操作方式为，根据同屏异步干扰密 度，设置抗干扰脉冲个数N_C、及保护因子T_P，对前面N_C个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i，对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P；然后，将第j个方位向视频回波的幅值x_j与所取得保护因子的平均值μ比较，判断获知第j个方位向视频回波为同频异步干扰位置，其中，j＝N_C+1，且α₁，α₂，……α_i呈线性递减关系，1≤i≤j；

具体表达公式为：当时，则表示第j个方位向视频回波为同频异步干扰位置，并记录同频异步干扰位置，返回I路基带信号序列和Q路基带信号序列中，找到同频异步干扰位置处的I路基带信号序列幅值和Q路基带信号序列幅值，对此处的幅值分别进行替代抑制处理；具体抑制处理方法为：对前面N_C个的I路基带信号序列幅值和前面N_C个的Q路基带信号序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i,对赋予权重系数的I路基带信号序列幅值求取平均值μⁱ，对赋予权重系数的Q路基带信号序列幅值求取平均值μ^q，用μⁱ替代第j个I路基带信号的幅值，用μ^q替代第j个Q路基带信号的幅值，其中，具体的计算公式为：

否则，当时，则表示第j个方位向视频回波不是同频异步干扰位置，且不做替换。

为了确保完全排除同频异步干扰对雷达方位向零中频信号的影响，本发明根据同频异步干扰信号的密集程度，进行至少两次上述的 迭代处理方式，以达到在最大程度保护原始雷达信号不被修改同时，最大程度抑制密集干扰信号，以达到提高雷达目标检测和跟踪处理性能，延长雷达作用距离，满足实际需要。

在本发明另一实施例中，上述步骤步骤S2中的抑制处理包括初级抑制处理和二级抑制处理；

其中，初级抑制处理获取处理后的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列，并基于一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列获取一次抑制视频回波序列；而二次抑制处理包括以下步骤：即基于一次抑制视频回波序列，获取同频异步干扰在所述一次抑制视频回波序列中的干扰位置，并分别对产生干扰位置处的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取二次抑制的雷达方位向零中频回波序列。

其中，如果干扰等级为初级时，则上述初级抑制处理的抗干扰脉冲数N_C1取值范围为[2,5]，初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2,6]；二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[3,5]，且二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[2,6]，且应满足T_p2＞T_p1。

而如果干扰等级为中级时，上述初级抑制处理的抗干扰脉冲数N_C1取值范围为[2,5]，初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2,6]；但是二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[2,5]，且二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3,8]，且应满足T_p2＞T_p1。

进一步的，当干扰等级为高级时，则抑制处理还包括基于二次抑制处理的结果进行处理的三次抑制处理，其中，三次抑制处理包括以下步骤：基于二次抑制的雷达方位向零中频回波序列，以获取同频异 步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置；基于同频异步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置，并分别对产生干扰位置处的二次抑制I路基带信号序列和二次抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

且在干扰等级为高级时，进行抑制处理过程中，初级抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C1、二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_C2和三次抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C3值范围均为[1,5]，初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2，6]，二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3，8]，三次抑制处理的保护因子T_p3取值范围为[4，10]，且应满足T_p3＞T_p2＞T_p1。

为了进一步详细说明本发明的技术方案，以下将列举干扰等级为高级时的处理过程作为示例予以说明本发明的技术方案，请参阅图3所示。

以下设定本发明待处理的雷达方位向零中频回波序列表示为 且，获取得到的雷达方位向回波视频序列为且中频回波序列的I路基带信号序列，表示为对应的中频回波序列的Q路基带信号序列，表示为

首先，进行初级抑制处理，设定初级抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C1、保护因子T_P1，在视频回波序列中，对前面N_C1个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i，对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P1；然 后，将第j个方位向视频回波的幅值x_j与所取得保护因子的平均值μ比较，判断获知第j个方位向视频回波为同频异步干扰位置，其中，j＝N_C1+1，且α₁，α₂，……α_i呈线性递减关系，1≤i≤j；

当时，则表示第j个方位向视频回波为同频异步干扰位置，并记录同频异步干扰位置，返回I路基带信号序列和Q路基带信号序列中，找到同频异步干扰位置处的I路基带信号序列幅值和Q路基带信号序列幅值，对此处的幅值分别进行替代抑制处理；否则，当 时，则表示第j个方位向视频回波不是同频异步干扰位置，且不做替换。

其中，在I路基带信号序列中的处理方式为：

在Q路基带信号序列中的处理方式为：

以得到经初级抑制排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列 且，雷达方位向回波视频序列为 且中频回波序列的I路基带信号序列，表示为对应的中频回波序列的Q路基带信号序列，表示为

然后，进行二次抑制处理，二次抑制处是基于经初级抑制排除干 扰后的雷达方位向零中频回波序列进行的处理。

设定二次抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C2、保护因子T_P2，在视频回波序列中，对前面N_C2个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_j，对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P2；然后，将第k个方位向视频回波的幅值s_k与所取得保护因子的平均值μ比较，判断获知第k个方位向视频回波为同频异步干扰位置，其中，k＝N_C1+N_C2+1+1，且α₁，α₂，……α_j呈线性递减关系，1≤j≤k；

当时，则表示第k个方位向视频回波为同频异步干扰位置，并记录同频异步干扰位置，返回I路基带信号序列和Q路基带信号序列中，找到同频异步干扰位置处的I路基带信号序列幅值和Q路基带信号序列幅值，对此处的幅值分别进行替代抑制处理；否则，当 时，则表示第k个方位向视频回波不是同频异步干扰位置，且不做替换。

其中，在I路基带信号序列中的处理方式为：

在Q路基带信号序列中的处理方式为：

以得到经二次抑制排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列 且，雷达方位向回波视频序列为 且中频回波序列的I路基带信号序列，表示为对应的中频回波序列的Q路基带信号序列，表示为

最后，进行三次抑制处理，三次抑制处是基于经二次抑制排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列进行的处理。

设定二次抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C3、保护因子T_P3，在视频回波序列中，对前面N_C3个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_k，对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P3；然后，将第p个方位向视频回波的幅值y_p与所取得保护因子的平均值μ比较，判断获知第p个方位向视频回波为同频异步干扰位置，其中，p＝N_C1+N_C2+N_C3+1，且α₁，α₂，……α_k呈线性递减关系，1≤k≤p；

当时，则表示第p个方位向视频回波为同频异步干扰位置，并记录同频异步干扰位置，返回I路基带信号序列和Q路基带信号序列中，找到同频异步干扰位置处的I路基带信号序列幅值和Q路基带信号序列幅值，对此处的幅值分别进行替代抑制处理；否则，当 时，则表示第p个方位向视频回波不是同频异步干扰位置，且不做替换。

其中，在I路基带信号序列中的处理方式为：

在Q路基带信号序列中的处理方式为：

以得到经三次抑制排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列 且，雷达方位向回波视频序列为 且

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.基于雷达方位向零中频回波序列，获取雷达方位向回波视频序列、所述雷达方位向零中频回波序列的I路基带信号序列和其Q路基带信号序列；

S2.基于所述雷达方位向回波视频序列，获取同频异步干扰在所述雷达方位向回波视频序列中的位置，并分别对产生干扰位置处的I路基带信号序列和Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

2.如权利要求1所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，步骤S2进一步包括以下步骤：

S21.基于同频异步干扰密度，设置抗干扰脉冲个数为N_C、及保护因子T_P；

S22.对前面N_C个方位向视频回波序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i,对赋予权重系数的方位向视频回波幅值求取平均值μ，并对所获取的平均值赋予一保护因子T_P；

S23.将第j个方位向视频回波的幅值x_j与所取得保护因子的平均值μ比较，根据比较结果判断第j个方位向视频回波是否为同频异步干扰位置；

S24.分别对产生干扰位置处的I路基带信号序列和Q路基带信号序列进行抑制处理，获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列；

S25.将N_C自动加1，执行所述步骤S22；

其中，j＝N_C+1，且α₁，α₂，......α_i呈线性递减关系，1≤i≤j。

3.如权利要求2所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，步骤S24进一步包括：

对前面N_C个的I路基带信号序列幅值、和前面N_C个的Q路基带信号序列幅值分别赋予不同的权重系数α_i,对赋予权重系数的I路基带信号序列幅值求取加权平均值μⁱ，对赋予权重系数的Q路基带信号序列幅值求取加权平均值μ^q，用μⁱ替代第j个I路基带信号的幅值，用μ^q替代第j个Q路基带信号的幅值。

4.如权利要求2所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，步骤S24中的所述抑制处理包括初级抑制处理和二级抑制处理；

所述初级抑制处理获取处理后的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列，并基于一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列获取一次抑制视频回波序列。

5.如权利要求4所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，所述二级抑制处理包括以下步骤：

基于一次抑制视频回波序列，获取同频异步干扰在所述一次抑制视频回波序列中的干扰位置，并分别对产生干扰位置处的一次抑制I路基带信号序列和一次抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取二次抑制的雷达方位向零中频回波序列。

6.如权利要求5所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，所述初级抑制处理的抗干扰脉冲数N_C1取值范围为[2,5]，所述初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2,6]。

7.如权利要求6所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，所述二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[3,5]，且所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[2,6]，且应满足T_p2＞T_p1。

8.如权利要求6所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，所述二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_c2取值范围为[2,5]，且所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3,8]，且应满足T_p2＞T_p1。

9.如权利要求5所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，所述抑制处理还包括基于二次抑制处理的结果进行处理的三次抑制处理；所述三次抑制处理包括以下步骤：

基于二次抑制的雷达方位向零中频回波序列，以获取同频异步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置；

基于同频异步干扰在所述二次抑制的雷达方位向零中频回波序列中位置，并分别对产生干扰位置处的二次抑制I路基带信号序列和二次抑制Q路基带信号序列进行抑制处理，以获取排除干扰后的雷达方位向零中频回波序列。

10.如权利要求9所述的一种导航雷达密集同频异步干扰中频信号层抑制方法，其特征在于，

所述初级抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C1、二次抑制处理的抗干扰脉冲数N_C2和三次抑制处理的抗干扰脉冲个数N_C3值范围均为[1,5]，所述初级抑制处理的保护因子T_p1取值范围为[2，6]，所述二次抑制处理的保护因子T_p2取值范围为[3，8]，所述三次抑制处理的保护因子T_p3取值范围为[4，10]，且应满足T_p3＞T_p2＞T_p1。