CN107329124A - 一种基于认知雷达波形的间歇采样转发干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于认知雷达波形设计的间歇采样转发干扰抑制方法。技术方案包括下述步骤：第一步，间歇采样转发干扰参数估计：认知雷达先发射一个线性调频脉冲信号，对回波信号进行分析，得到采样脉宽的估计值和转发周期的估计值；第二步，间歇采样转发干扰抑制：认知雷达发射特定的脉内调频信号，对接收的雷达回波信号进行干扰区间信号置零，然后进行拼接将信号进行匹配滤波得到干扰机的脉压结果。本发明能有效提高真实目标检测性能，实现直接转发、重复转发等转发模式的间歇采样转发干扰。

Description

一种基于认知雷达波形的间歇采样转发干扰抑制方法

技术领域

本发明属于抗雷达有源干扰技术领域，具体是涉及一种基于认知雷达波形的间歇采样转发干扰抑制方法。

背景技术

间歇采样转发干扰，是近几年迅速发展起来的一种高效有源干扰样式。该干扰样式通过对线性调频雷达单个脉冲信号的间歇性采样和转发，可使雷达端形成一串分布在干扰机本体前后的虚假目标，同时具备欺骗和压制的效果。因此，从雷达抗干扰角度考虑，必须快速发展对间歇采样转发干扰的识别和抑制方法。

龚仕仙在其博士学位论文《宽带LFM雷达有源干扰对抗技术研究》(国防科学技术大学，2015)中提出了雷达发射线性调频信号时一种间歇采样转发干扰的识别和抑制方法，首先根据间歇采样转发干扰的时频不连续性对其进行有效识别，然后利用估计出的采样时间和转发周期对雷达回波信号中的干扰区间置零，从而获得干扰抑制后的目标脉压结果。然而，由于在干扰区间信号置零的同时剔除了部分频段的目标回波信号，因此最终目标脉压结果中存在较大的周期旁瓣，降低了雷达对真实目标的检测性能。因此，必须进一步发展间歇采样转发干扰的有效抑制方法。

认知雷达是一种具有感知周围环境能力的智能、动态闭环系统。通过先验知识以及对环境的交互学习来感知环境，在此基础上，实时的调整雷达发射机和接收机适应环境的变化，以有效地、可靠地、稳健地达到预定的目标。将认知思想引入雷达抗干扰领域是雷达智能化、自动化的发展趋势，在干扰识别与参数估计的基础上通过自适应地设计合适的波形，有望挖掘干扰信号和真实目标回波信号之间的差异，从而实现特定干扰的抑制。崔国龙等在发明专利《一种认知雷达抗速度欺骗干扰的相位编码方法》(201410339036.2)中设计了一种认知雷达抗速度欺骗干扰的相位编码方法，利用认知雷达获取的目标和干扰的相关参数等先验信息，根据阻带内编码信号频谱能量最小准则，设计最优的脉间相位编码发射波形，在多目标多干扰场景中能够有效抑制速度欺骗干扰。但从目前公开发表的文献来看，专门针对间歇采样转发干扰的认知雷达波形设计技术还未有研究。

发明内容

本发明提供一种基于认知雷达波形设计的间歇采样转发干扰抑制方法，该方法基于认知雷达发射的线性调频脉冲信号来估计间歇采样转发干扰的采样脉宽和转发周期，然后根据估计得到的采样脉宽和转发周期发射特定的脉内调频信号，最后剔除雷达回波信号中的干扰部分，可有效解决在抑制间歇采样转发干扰时真实目标检测性能下降的问题。

本发明的技术方案包括下述步骤：

假设干扰机始终采用直接转发型的间歇采样转发方式。

第一步，间歇采样转发干扰参数估计：

第①步：发射线性调频脉冲信号

认知雷达在时刻t先发射一个线性调频脉冲信号s_t(t)＝u(t)exp(j2πf₀t)，其中f₀为载波频率，为基带信号，A_t为发射信号强度，T为信号脉宽，B为信号带宽；

第②步：接收发射线性调频信号时的雷达回波

认知雷达接收到发射线性调频信号时的雷达回波信号为s_r(t)；

第③步：干扰参数估计

利用短时傅里叶变换对s_r(t)进行时频分析，得到S(t,f)；然后将S(t,f)的绝对值沿着频率轴f的方向进行积分得到H(t)；通过检测H(t)的脉冲宽度和脉冲重复周期分别得到采样脉宽的估计值和为转发周期的估计值

第二步，间歇采样转发干扰抑制：

第①步：发射脉内调频信号

认知雷达发射一个特定的脉内调频信号s′(t)＝u′(t)exp(j2πf₀t)，其中为基带信号， 表示向下取整，n＝0,...,N-1；

第②步：接收发射脉内调频信号时的雷达回波

雷达接收到发射脉内调频信号时的雷达回波信号表示为s_r′(t)；

第③步：干扰抑制

将干扰区间信号置零，即s_r′(t)＝0，然后将s_r′(t)的非零部分作拼接处理，再将s′(t)的非零部分作拼接处理，上述两次拼接处理得到的信号进行匹配滤波得到干扰机的脉压结果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过发射线性调频脉冲信号，结合时频分析可有效估计间歇采样转发干扰的采样脉宽和转发周期；

(2)本发明利用参数估计的结果可自适应发射脉内调频信号，在间歇采样转发干扰抑制时可降低真实目标脉压时的周期旁瓣，有效提高真实目标检测性能；

(3)本发明普遍适用于直接转发、重复转发等转发模式的间歇采样转发干扰。

附图说明

图1基于认知雷达波形设计的间歇采样转发干扰抑制方法流程图；

图2发射线性调频信号时的雷达回波时频图；

图3发射线性调频信号时的雷达回波脉压结果；

图4发射脉内调频信号时的雷达回波时频图；

图5利用本发明干扰抑制方法时的回波脉压结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是基于认知雷达波形设计的间歇采样转发干扰抑制方法流程图，包括两步：第一步为间歇采样转发干扰参数估计，主要包括①发射线性调频脉冲信号、②接收干扰回波信号、③干扰参数估计共三个子步骤；第二步为间歇采样转发干扰抑制，主要包括①生成并发射脉内调频信号、②接收干扰回波信号、③干扰抑制共三个子步骤。拼接处理是指将离散信号为零的离散点除去，如信号[0,1,0,0,1,2,0,3]作拼接处理后的结果为[1,1,2,3]。

为说明本发明对间歇采样转发干扰抑制的有效性，进行了如下MATLAB仿真实验。实验中假定雷达载频f₀＝10GHz，发射的线性调频脉冲信号脉宽T＝64us，带宽B＝16MHz，对其进行间歇采样的采样脉宽τ＝2us，转发周期T_s＝4us，干扰机回波和干扰回波强度相同；假定采样脉宽估计值τ′＝2us，转发周期估计值T_s′＝4us，发射的脉内调频信号子脉冲个数为宽度N＝10，子脉冲宽度为τ′＝2us，子脉冲带宽为B/N＝1MHz，子脉冲重复周期为T_s′＝4us，频率间隔为B/N＝1MHz。

图2-图5给出了本发明在仿真场景设定下对间歇采样转发干扰的抑制结果。图2给出了认知雷达发射线性调频信号时的雷达回波时频特性(横坐标为时间，纵坐标为频率)，上半图中连续的长线段仅代表干扰机本体回波的时频特性，下半图中的则仅对应于间歇采样转发干扰的时频特性，由于间歇采样转发干扰的收发分时特性造成下半图中的短线段是断续的，上半图和下半图信号相加即为雷达回波信号为s_r(t)；图3给出了认知雷达发射线性调频信号时的雷达回波s_r(t)的脉压结果(横坐标为距离单元，纵坐标为相对幅度)，可以看出，在第4096个距离单元处存在一个相对幅度为1的干扰机本体，而在第4160、4224、4288个距离单元处则存在3个明显的相对幅度较大的假目标，在其他距离单元也存在周期性的相对幅度较小的假目标，这都是由间歇采样转发干扰形成的；图4给出了认知雷达发射特定的脉内调频信号时的雷达回波时频特性(横坐标为时间，纵坐标为频率)，上半图中的断续短线段代表干扰机本体回波的时频特性；下半图中的断续短线段则对应于间歇采样转发干扰的时频特性，这是由于将发射信号在间歇采样转发时间内的信号强度置零，并且调整信号频率使其在带宽内连续所造成的；上半图和下半图信号相加即为脉内调频信号的雷达回波信号s_r′(t)。图5给出了认知雷达发射脉内调频信号时利用本发明干扰抑制方法时的干扰机的脉压结果(横坐标为距离单元，纵坐标为相对幅度)，可以看出，在第2048个距离单元处，存在一个相对幅度为1的干扰机本体，而未出现明显的假目标，这说明本发明可以有效完成对间歇采样转发干扰的抑制，且能保证对干扰机本体的检测性能。

Claims (1)

1.一种基于认知雷达波形的间歇采样转发干扰抑制方法，干扰机始终采用直接转发型的间歇采样转发方式，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，间歇采样转发干扰参数估计：

第①步：发射线性调频脉冲信号

认知雷达在时刻t先发射一个线性调频脉冲信号s_t(t)＝u(t)exp(j2πf₀t)，其中f₀为载波频率，为基带信号，A_t为发射信号强度，T为信号脉宽，B为信号带宽；

第②步：接收发射线性调频信号时的雷达回波

认知雷达接收发射线性调频信号的雷达回波信号s_r(t)；

第③步：干扰参数估计

利用短时傅里叶变换对s_r(t)进行时频分析，得到S(t,f)；然后将S(t,f)的绝对值沿着频率轴f的方向进行积分得到H(t)；通过检测H(t)的脉冲宽度和脉冲重复周期分别得到采样脉宽的估计值和为转发周期的估计值

第二步，间歇采样转发干扰抑制：

第①步：发射脉内调频信号

认知雷达发射特定的脉内调频信号s′(t)＝u′(t)exp(j2πf₀t)，其中 为基带信号， 表示向下取整，n＝0,...,N-1；

第②步：接收发射脉内调频信号时的雷达回波

雷达接收发射脉内调频信号的雷达回波信号s_r′(t)；

第③步：干扰抑制

将干扰区间信号置零，即s_r′(t)＝0，然后将s_r′(t)的非零部分作拼接处理，再将s′(t)的非零部分作拼接处理，上述两次拼接处理得到的信号进行匹配滤波得到干扰机的脉压结果。