CN108627807B - 一种机载雷达抗干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机载雷达抗干扰方法，其包括：获得机载雷达产生两路和路信号，其中任一和路信号作下变频处理得到一路中频信号；对所述中频信号进行数字化采样获得采样数据；对所述采样数据进行傅里叶变化得到频域信号；在所述频域信号上设置一滑动窗，以所述滑动窗的宽度计算所述频域信号内的平均噪声，根据所述平均噪声及固定噪声确定滑动窗之内的频域信号的信噪分离阈值；根据所述信噪分离阈值确定干扰频率范围；从跳频待选频率集中去除干扰频率范围获得非干扰频率范围，若跳频频点落入所述非干扰频率范围内，则跳频频点无干扰；重复上述步骤，获得所有跳频频点。本发明能够对捷变频的频率进行自适应跳频，提高雷达的抗干扰能力。

Description

一种机载雷达抗干扰方法
技术领域
本发明属于雷达抗干扰技术领域，尤其涉及一种机载雷达抗干扰方法。
背景技术
在机载雷达执行飞行任务时，通常会遭受来自敌方电子对抗设备的干扰，干扰到雷达的正常工作，降低了雷达的工作性能。为了降低敌方电子对抗设备的干扰效能，雷达会采用频率捷变的方式进行跳频处理。跳频的频点选择通常为随机的，因此当面对电子对抗设备的瞄准式、扫频式等方式的干扰时，雷达有很大的概率会将频率跳到被干扰的频率上，从而影响雷达的工作效率。
因此需要对干扰频点进行监视，通常选择在飞机或者雷达上额外安装电子对抗设备的方式对空间频率进行监视。额外的电子对抗设备负重较大，且与雷达分属两个系统，导致雷达的频率捷变自适应性较差，不利于雷达的抗干扰能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种机载雷达抗干扰方法，用于解决现有技术中雷达进行频率捷变时，有可能还会落入干扰范围，并不能够完全规避被干扰的频点的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机载雷达抗干扰方法，所述机载雷达抗干扰方法包括：
获得机载雷达产生两路和路信号，其中任一和路信号作下变频处理得到一路中频信号；
对所述中频信号进行数字化采样获得采样数据；
对所述采样数据进行傅里叶变化得到频域信号；
在所述频域信号上设置一滑动窗，以所述滑动窗的宽度计算所述频域信号内的平均噪声，根据所述平均噪声及固定噪声确定滑动窗之内的频域信号的信噪分离阈值；
根据所述信噪分离阈值确定干扰频率范围；
从跳频待选频率集中去除干扰频率范围获得非干扰频率范围，若跳频频点落入所述非干扰频率范围内，则跳频频点无干扰；
重复上述步骤，获得所有跳频频点。
进一步的，所述采样时频率不低于1GHz。
进一步的，所述信噪分离阈值NRn为：
Figure GDA0003501891360000021
式中：NR1为雷达系统上电测试时就已经确定的固定值，Nn为滑窗内的平均噪声值，N0为预设值的阈值常量。
进一步的，分离后的频谱Sij_out(n，f，A)为：
Figure GDA0003501891360000022
式中：i表示帧编号，j表示第i帧内第j个脉冲，n为采样点的坐标，A表示当前采样点下的幅度，N为傅里叶点数。
本发明的抗干扰方法处理方法简单，与现有技术相比具有如下优点：
1)本发明方法按脉冲进行处理，处理方法简单，频点选择速度快；
2)仅占用较小的雷达工作资源，不干扰雷达的正常工作模式；
3)需要在天线单元额外增加一路和路输出，配重增加小，对雷达的重量指标影响小；
4)本发明方法能够对捷变频的频率进行自适应跳频，提高雷达的抗干扰能力；
5)本发明创造应用于机载雷达采用频率捷变的方法来进行抗干扰的领域，提高了雷达的抗干扰能力。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明技术方案的流程图。
图2是天线单元的结构以及信号处理图。
图3是信号未被干扰的的频谱图。
图4是添加滑动窗、平均噪声和固定噪声之后的频谱图。
图5是信号未被干扰的信噪分离后的部分频谱图。
图6是信号遭到瞄准式干扰时信噪分离后的部分频谱图。
图7是信号遭到扫频式干扰时信噪分离后的部分频谱图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
目前，机载雷达的抗干扰可以通过频率捷变的方式来进行。雷达进行频率捷变时并不能够完全规避被干扰的频点。对于上述问题，本发明提出了一种主动式的基于频率监测的抗干扰方法。该方法需要在雷达的天线单元上额外形成一路和路信号，并对该信号进行中频宽带采样，然后在频域上对信号的非相参频谱数据进行频率检测，有效的分离出被干扰的频率集，根据干扰频率集有效选择跳频频点，在雷达的频率捷变抗干扰方面有重要作用。本发明在不增加机载雷达电子对抗设备的条件下，针对瞄准式、扫频式等干扰方式，雷达可以监测出被干扰的频点，并自适应调整雷达的工作频点以及扫描方向，降低敌方干扰机的干扰效能，以提高雷达的探测效率。
如图1所示，为了实现上述目的，本发明的抗干扰方法的处理流程包括如下内容：
步骤1：如图2所示的天线单元结构，在天线单元的和差形成网络上，多产生一路和路信号，然后将该和路信号进行接收下变频处理，处理后的信号记为中频信号s(t)。其中，天线单元接收下变频过程与雷达处理和差路信号的过程一致。
步骤2：由于步骤1中的中频信号s(t)为模拟信号，因此对步骤1中的中频信号s(t)进行数字中频采样。
在本发明中，使用高采样率的AD芯片进行数字中频采样，采样频率可达1GHz，采样结果记为s(n)。
步骤3：将每个PRI(pulse repetition interval，脉冲重复频周期)采样的数据进行N点FFT傅里叶变换，频域信号结果记为Sij(n，A)，其中：N为傅里叶点数，与采样率、采样宽度有关，且取值为2的幂次方；n为采样点的坐标；A表示当前采样点下的幅度；i表示帧编号；j表示第i帧内第j个脉冲)。
对步骤2的中频信号s(n)进行FFT之后的频谱如图3所示。
步骤4：参见图4中所示，在中频信号s(n)进行FFT之后的频谱上设置一个滑动窗，滑动窗的宽度为K，对频谱Sij(n，A)进行滑窗处理，计算出每个滑动窗内的平均噪声(参见图4所示)，并根据系统测试后的固定噪声(参见图4所示)和平均噪声确定信噪分离阈值NRn(其中n＝1，2，3…N)，对宽带频谱进行信噪分离，分离后的频谱为Sij_out(n，f，A)。
其中，NR1为雷达系统上电测试时就已经确定的固定值，Nn为滑窗内的平均噪声值，N0为预设值的阈值常量，信噪分离阈值NRn表示为：
Figure GDA0003501891360000051
Figure GDA0003501891360000052
信噪分离阈值NRn的值取采样点处的平均噪声Nn与固定噪声NR1相比的大者。
采样点处的幅度与NRn作比较，幅度小于NRn则强制取0，反之不变。参见图5、图6、图7所示的不同干扰形式下的信噪分离结果。
步骤5：从信噪分离后的宽带频谱Sij_out(n，f，A)中提取当前宽带频谱内的干扰频率集的频率起始值以及结束值，记为干扰频率范围SSij＝[SS1,SS2,SS3,…,SSm]，其中SSm表示第m段频率的起始以及结束频率。
步骤6：从雷达工作频率集Mf中去除满足步骤5中被提取出的干扰频率范围，并在剩下的工作频点中找出适合的频点f_next进行频率捷变。频点f_next满足的条件如下：
(f_next-B，f_next+B)∈(Mf-SSij)
即，频点f_next在一定带宽B范围内的频率不应在频率集SSij中。
例如，某工作频率集
Mf[390,392,396,398,402；404,407；409,418；413,421；423,425,427,430]
而提取出来的干扰频率范围SSij[404,407；409,418；413,421]
则非干扰频率集为Mf-SSij[390,392,396,398,402,423,425,427,430]
当带宽B＝4时，
无干扰的频点集为[F_next-B,F_next+B]＝[386,394；388,396；392,402；398,406；…]，然而对于根据频点402得到的频点，其落入干扰频谱集SSij内，故根据频点402得到的频点不能用。
最后，记录干扰存在时的雷达方位、俯仰角。雷达在后续扫描时不扫描该范围来规避敌方在雷达主瓣内的干扰。重复步骤前述步骤，并将多个脉冲频谱对比，积累更多的干扰信息，并根据干扰的频谱的特征值判断敌方干扰样式。
经过本发明的上述步骤，便可以实时的判定当前方位、俯仰角度下的是否存在干扰，干扰的频点以及干扰方式(通过带宽及带宽内的干扰点个数，来判断干扰方式)，并计算出频率捷变的合适频点。通过该过程可以监测空间内是否存在干扰，以及进行自适应频率捷变。提高了雷达的抗干扰能力。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种机载雷达抗干扰方法，其特征在于，所述机载雷达抗干扰方法包括：
获得机载雷达产生两路和路信号，其中任一和路信号作下变频处理得到一路中频信号s(t)，其中所述中频信号s(t)为模拟信号；
对所述中频信号进行数字化采样获得采样数据；
对所述采样数据进行傅里叶变化得到频域信号Sij(n，A)，n为采样点的坐标；A表示当前采样点下的幅度；i表示帧编号；j表示第i帧内第j个脉冲；
在所述频域信号上设置一滑动窗，以所述滑动窗的宽度K计算所述频域信号内的平均噪声，根据所述平均噪声及固定噪声确定滑动窗之内的频域信号的信噪分离阈值，对频谱进行信噪分离，其中：
所述信噪分离阈值NRn为：
Figure FDA0003501891350000011
式中：NR1为雷达系统上电测试时就已经确定的固定值，Nn为滑窗内的平均噪声值，N0为预设值的阈值常量；
分离后的宽带频谱Sij_out(n，f，A)为：
Figure FDA0003501891350000012
式中：i表示帧编号，j表示第i帧内第j个脉冲，n为采样点的坐标，A表示当前采样点下的幅度，N为傅里叶点数；
从信噪分离后的宽带频谱Sij_out(n，f，A)中提取当前宽带频谱内的干扰频率集的频率起始值以及结束值，从而确定干扰频率范围SSij＝[SS1，SS2，SS3，...，SSm]，其中，SSm表示第m段频率的起始以及结束频率；
从雷达工作频率集Mf中去除干扰频率范围获得非干扰频率范围，若跳频频点落入所述非干扰频率范围内，则跳频频点无干扰，其中，跳频频点f_next满足的条件如下：(f_next-B，f_next+B)∈(Mf-SSij)，
即，跳频频点f_next在带宽B范围内的频率不在干扰频率范围SSij中；
重复上述步骤，获得所有跳频频点。
2.根据权利要求1所述的机载雷达抗干扰方法，其特征在于，所述采样时频率不低于1GHz。
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