CN109061576B - 一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其思路为：我方雷达发射信号，确定我方雷达发射信号中的干扰信号，然后构建目标函数并进行求解，得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵后与我方雷达发射信号中的干扰信号在雷达信号发射天线网络同时发射，经对方目标反射后得到干扰低的雷达探测回波信号，雷达信号接收天线网络对所述干扰低的雷达探测回波信号进行接收，并对接收到的干扰低的雷达探测回波信号进行融合积累后，得到融合积累后的雷达探测回波信号，对融合积累后的雷达探测回波信号进行脉冲压缩处理后，从而得到对方目标位置，所述对方目标位置为一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收结果。

Description

一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，适用于对对方进行有效干扰的同时使我方获得探测能力。

背景技术

在现代的雷达对抗系统中，根据干扰能量来源的不同，可分为有源干扰和无源干扰两种；在这两种干扰方式中，有源干扰的配置更加灵活、破坏性更大，使其成为当前研究的最广泛的一种干扰形式。

雷达的有源干扰，指的是雷达通过发射特定的信号干扰对方的雷达，根据发射信号的类型分为压制性干扰和欺骗性干扰两种；在压制性干扰中，雷达发射大能量的压制性干扰信号用于干扰对方的雷达，使其失去工作能力，但此时我方需要调用其它雷达发射探测信号用于探测对方的位置，这样会造成我方雷达在时间、空间及资源上极大的浪费。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，该种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法是在利用己方电磁干扰机对敌方进行干扰的同时发射相对于干扰信号正交的雷达探测信号，在对敌方进行有效干扰的同时使己方获得探测能力，同时保证己方探测行为的隐蔽性。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，包括以下步骤：

步骤1，确定我方和对方，我方包括我方雷达，对方包括对方雷达和对方目标，对方雷达置于对方目标中；我方雷达发射信号，我方雷达发射的信号包括探测信号和干扰信号；

步骤2，确定我方雷达发射信号中的干扰信号；

步骤3，根据我方雷达发射信号中的探测信号和干扰信号，构建目标函数；

步骤4，对所述目标函数进行求解，得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵；

步骤5，设定雷达信号发射天线网络和雷达信号接收天线网络，然后将我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵和我方雷达发射信号中的干扰信号在所述雷达信号发射天线网络同时发射，经对方目标反射后得到干扰低的雷达探测回波信号；

步骤6，雷达信号接收天线网络对所述干扰低的雷达探测回波信号进行接收，并对接收到的干扰低的雷达探测回波信号进行融合积累后，得到融合积累后的雷达探测回波信号，对融合积累后的雷达探测回波信号进行脉冲压缩处理后，从而得到对方目标位置，所述对方目标位置为一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收结果。

本发明的有益效果：

本发明方法采用射频掩护的思想，同时设计探测信号与干扰信号，探测信号与干扰信号同时工作，互不影响，能达到干扰对方的同时探测信号的目的；探测信号具有低距离旁瓣，可防止大功率目标回波淹没附近距离单元中的小功率目标回波；另外，本发明方法利用单部雷达即可达到同时干扰和探测的效果，与现有的雷达探测与干扰形式相比，节约资源和成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法流程图；

图2a为本发明发射端为第一发射天线阵列时的处理过程流程示意图；

图2b为本发明发射端为第二发射天线阵列时的处理过程流程示意图；

图3是干扰信号与探测信号的互相关仿真示意图；

图4是探测信号的自相关仿真示意图；

图5是干扰信号与探测信号的互相关仿真示意图；

图6是探测信号的自相关仿真示意图；

图7是干扰信号的采样率为40MHz的条件下干扰信号与探测信号的互相关图；

图8是干扰信号的采样率为80MHz的条件下干扰信号与探测信号的互相关图；

图9是干扰信号长度为探测信号长度的5倍条件下干扰信号与探测信号的互相关图；

图10是干扰信号长度为探测信号长度的5倍条件下探测信号自相关图；

图11是干扰信号加窗的情况下干扰信号与探测信号的互相关图；

图12是干扰信号加窗的情况下探测信号自相关图。

具体实施方式

参照图1，为本发明的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法流程图；其中所述射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，包括以下步骤：

步骤1，确定我方和对方，我方包括我方雷达，对方包括对方雷达和对方目标，对方雷达置于对方目标中；我方雷达发射信号，且我方雷达发射的信号包括探测信号和干扰信号，其中探测信号用于探测对方目标，干扰信号用于干扰对方目标中的对方雷达。

步骤2，确定我方雷达发射信号中干扰信号的参数：根据我方雷达发射信号的天线所能承受的最大发射功率设定我方雷达发射信号中干扰信号的时宽及带宽；通过所述我方雷达发射信号中干扰信号的时宽及带宽得到的干扰信号功率应小于我方雷达发射信号的天线所能承受的最大发射功率。

具体地，本发明方法采用射频掩护的思想确定我方雷达发射信号中的干扰信号和我方雷达发射信号中的探测信号，我方雷达发射信号中的干扰信号类型确定为线性调频信号，根据线性调频信号的表达式及干扰信号的时宽及带宽，得到我方雷达发射信号中的连续干扰信号s_jam(t)，其表达式为：

其中，rect(·)表示矩形窗函数，T表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号时宽，exp(·)表示指数函数，j表示虚数单位，π表示圆周率，μ表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号调频率，μ＝B/T，B表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号带宽，t表示时间变量。

对我方雷达发射信号中的连续干扰信号s_jam(t)进行采样点数为N_t的采样后得到的离散信号，记为我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam；N_t≥1。

根据实际需要确定我方雷达发射信号中的探测信号总个数N_t以及我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度N_s。

步骤3，根据我方雷达发射信号中的探测信号和干扰信号，构建目标函数。

3a)设定我方雷达发射信号中的探测信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别进行归一化后得到N_a个归一化角频率，记为我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a，

f_am表示我方雷达发射探测信号时的第m个归一化角频率，m＝1,2,…,N_a，N_a表示我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a中包括的归一化角频率总个数。

根据我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a，得到我方雷达发射信号中探测信号的自相关峰值旁瓣电平PSL_ra的计算公式如下：

其中，PSL_ra表示我方雷达发射信号中探测信号的自相关峰值旁瓣电平，max表示取最大值操作，k＝1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，∈表示属于，|·|表示取模值操作，a_t(f_am)表示我方雷达发射信号中探测信号在f_am方向形成的导向矢量，

a_t(f_am)＝[1,exp(j2πf_am),…,exp(j2π(N_t-1)f_am)]^T，N_t表示我方雷达发射信号中的探测信号总个数，(·)^H表示取共轭转置操作，(·)^T表示取转置操作，S表示我方雷达发射信号中的探测信号，

si表示我方雷达发射信号中的第i个探测信号，

表示(N_s-k)×k维全零矩阵，0_k×k表示k×k维全零矩阵，

表示(N_s-k)×(N_s-k)维全1矩阵，

表示k×(N_s-k)维全零矩阵。

3b)将我方雷达发射信号中的探测信号发射后经由对方目标反射回来、并由我方雷达接收到的信号，记为我方雷达接收的探测信号，所述我方雷达接收的探测信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达接收探测信号时的归一化角频率集合f'_a，

f'_am表示我方雷达接收探测信号时的第m个归一化角频率

根据我方雷达接收探测信号时的归一化角频率集合f'_a和我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a，得到我方雷达发射信号中的探测信号与我方雷达接收的探测信号之间的互相关距离旁瓣电平PSL_rc计算公式如下：

其中，PSL_rc表示我方雷达发射信号中的探测信号与我方雷达接收的探测信号之间的互相关距离旁瓣电平，p＝-(N_s-1),-(N_s-2),…,0,1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，n＝1,2,…,N_b，N_b表示我方雷达发射信号中的探测信号的归一化角频率组合集合中包括的归一化角频率组合总个数，a_t(f_am)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f_am方向形成的导向矢量，a_t(f'_am)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f'_am方向形成的导向矢量，a_r(f_am)表示我方雷达接收探测信号时在f_am方向形成的导向矢量，a_r(f'_am)表示我方雷达接收探测信号时在f'_am方向形成的导向矢量，

a_t(f'_am)＝[1,exp(j2πf'_am),…,exp(j2π(N_t-1)f'_am)]^T，

a_r(f'_am)＝[1,exp(j2πf'_am),…,exp(j2π(N_r-1)f'_am)]^T，

a_r(f_am)＝[1,exp(j2πf_am),…,exp(j2π(N_r-1)f_am)]^T，N_r表示我方雷达包括的接收天线个数，N_t表示我方雷达发射信号中的探测信号总个数，

表示(N_s-p)×p维全零矩阵，

0_p×p表示p×p维全零矩阵，

表示(N_s-p)×(N_s-p)维全1矩阵，

表示p×(N_s-p)维全零矩阵，(·)^H表示取共轭转置操作，(·)^T表示取转置操作。

3c)设定我方雷达发射信号中的干扰信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达发射干扰信号时的N_a个归一化角频率f_b，

f_bm表示我方雷达发射干扰信号时的第m个归一化角频率，m＝1,2,…,N_a。

然后根据我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a和我方雷达发射干扰信号时的N_a个归一化角频率f_b，得到我方雷达发射信号中的探测信号与干扰信号在相同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam1的计算公式如下：

其中，PSL_jam1表示我方雷达发射信号中的探测信号与干扰信号在相同方向的互相关旁瓣电平，p＝-(N_s-1),-(N_s-2),…,0,1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，S_jam表示我方雷达发射信号中的干扰信号，S表示我方雷达发射信号中的探测信号，a_t(f_bm)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f_bm方向形成的导向矢量，

a_t(f_bm)＝[1,exp(j2πf_bm),…,exp(j2π(N_t-1)f_bm)]^T，m＝1,2,…,N_a，N_t表示我方雷达发射诱导信号中的探测信号总个数，N_r表示我方雷达包括的接收天线总个数，(·)^T表示取转置操作，

表示(N_s-p)×p维全零矩阵，0_p×p表示p×p维全零矩阵，

表示(N_s-p)×(N_s-p)维全1矩阵，

表示p×(N_s-p)维全零矩阵，(·)^H表示取共轭转置操作。

3d)将我方雷达发射信号中的干扰信号发射后经由对方目标反射回来、并由我方雷达接收到的信号，记为我方雷达接收的干扰信号，我方雷达接收的干扰信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达接收干扰信号时的归一化角频率集合f'_b，

f'_bm表示我方雷达接收干扰信号时的第m个归一化角频率，m＝1,2,…,N_a。

然后根据我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a和我方雷达接收干扰信号时的归一化角频率集合f'_b，得到我方雷达发射信号中的探测信号与接收的干扰信号在不同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam2的计算公式如下：

其中，PSL_jam2表示我方雷达发射信号中的探测信号与接收的干扰信号在不同方向的互相关旁瓣电平，p＝-(N_s-1),-(N_s-2),…,0,1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，a_t(f_am)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f_am方向形成的导向矢量，a_t(f'_bm)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f'_bm方向形成的导向矢量，a_r(f_am)表示我方雷达接收干扰信号时在f_am方向形成的导向矢量，a_r(f'_bm)表示我方雷达接收干扰信号时在f'_bm方向形成的导向矢量，a_t(f'_bm)＝[1,exp(j2πf'_bm),…,exp(j2π(N_t-1)f'_bm)]^T，

a_r(f'_bm)＝[1,exp(j2πf'_bm),…,exp(j2π(N_r-1)f'_bm)]^T，N_t表示我方雷达发射信号中的探测信号总个数，N_r表示我方雷达包括的接收天线个数，

表示(N_s-p)×p维全零矩阵，0_p×p表示p×p维全零矩阵，

表示(N_s-p)×(N_s-p)维全1矩阵，

表示p×(N_s-p)维全零矩阵，(·)^H表示取共轭转置操作，(·)^T表示取转置操作，S_jam表示我方雷达发射信号中的干扰信号，S表示我方雷达发射信号中的探测信号。

3e)以同时最小化我方雷达发射信号中探测信号的自相关峰值旁瓣电平PSL_ra、我方雷达发射信号中探测信号与我方雷达接收的探测信号之间的互相关距离旁瓣电平PSL_rc、我方雷达发射信号中探测信号与干扰信号在相同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam1和我方雷达发射信号中探测信号与接收的干扰信号在不同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam2为准则，构建目标函数：

其中，PSL表示我方雷达发射信号的峰值旁瓣电平值，min表示取最小值操作，P表示我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵，||·||_p表示取p范数操作，α、β、η分别表示正的加权系数。

步骤4，运用优化算法对目标函数进行求解，进而得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

具体地，运用SQP对目标函数进行迭代求解，得到我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵

SQP算法可以在短时间内找到一个局部最小解，但其结果的产生依赖于初值，因此在求解我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵时需要设置初值然后再进行优化。

4a)初始化：设置我方雷达发射信号中的探测信号总个数N_t以及我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度N_s；设置在求解时最为匹配的循环次数N；设置最高旁瓣标志为无穷大；令l表示第l次循环，l的初始值为1，l＝1,2,…,N，N为大于1的正整数。

4b)确定第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l，即第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l中的每个元素均设置成一个随机相位值，每个相位值的取值范围均为0～2π。

4c)调用SQP算法优化第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l后，得到第k次优化后我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵

进而计算得到第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

循环次数与优化次数相等且一一对应。

4d)根据第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

利用目标函数计算得到第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l，比较第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l与最高旁瓣标志的大小，如果第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l小于最高旁瓣标志，则保存此次优化的结果，即将第k次优化后我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵

作为第g个我方雷达发射信号中的探测信号优化相位矩阵P_g，将第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

作为第g个我方雷达发射信号中的优化探测信号矩阵

g的初始值为1，并令g的值加1；然后令l的值加1，返回4b)；如果第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l大于或等于最高旁瓣标志，则忽略此次优化的结果，然后令l的值加1，并返回4b)。

直到N次循环结束后，此时得到g个我方雷达发射信号中的探测信号优化相位矩阵，[P₁,P₂,…,P_g]，以及g个我方雷达发射信号中的优化探测信号矩阵

然后根据目标函数分别计算第1个我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL₁至第g个我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_g，记为我方雷达发射信号中探测信号的g个峰值旁瓣电平值，比较我方雷达发射信号中探测信号的g个峰值旁瓣电平值大小，将其中最小的峰值旁瓣电平值所对应的优化相位矩阵，记为我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵

然后根据我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵

计算得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

所述我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

包括N_t个最优探测信号。

步骤5，将我方雷达发射信号中最优探测信号矩阵

及我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam同时送至我方雷达站的雷达信号发射天线网络进行发射，并得到N_r个干扰低的雷达探测回波信号；其中，N_r为大于1的正整数。

5.1确定我方雷达包括雷达信号发射天线网络和雷达信号接收天线网络，雷达信号发射天线网络包括A个发射天线，当雷达信号发射天线网络中的A个发射天线个数与我方雷达发射信号中探测信号的波形个数取值相等时，雷达信号发射天线网络包括N_t个发射天线，雷达信号发射天线网络中的N_t个发射天线规格完全相同，进而组成第一发射天线阵列，此时A＝N_t。

当雷达信号发射天线网络中的A个发射天线个数是我方雷达发射信号中的探测信号总个数2倍时，即雷达信号发射天线网络包括2N_t个发射天线，雷达信号发射天线网络中的2N_t个发射天线规格完全相同，进而组成第二发射天线阵列，此时A＝2N_t；所述2N_t个发射天线分为N_t个探测信号天线和N_t个干扰信号天线，进而得到N_t个发射天线组，每个发射天线组包括1个探测信号天线和1个干扰信号天线，且每个发射天线组分别对应我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

中1个最优探测信号。

雷达信号接收天线网络是由N_r个规格完全相同的发射天线组成的天线阵列，由于干扰信号波束并没有携带目标信息，需要将干扰信号波束的能量降到最低，以防止干扰信号波束对探测信号造成干扰。

5.2如图2a所示，当A＝N_t时：在第i个发射天线中，我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

中第i个最优探测信号

通过调相器，得到第i个最优探测信号波束，第i个最优探测信号波束通过饱和放大器以放大探测信号能量，得到第i个经过放大的最优探测信号波束；我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam通过调相器，得到干扰信号波束，干扰信号波束通过饱和放大器以放大干扰信号能量，得到经过放大的干扰信号波束；其中，i＝1,2,…,N_t。

如图2b所示，当A＝2N_t时：在第i个发射天线组中，我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

中第i个最优探测信号

通过调相器，得到第i个最优探测信号波束，第i个最优探测信号波束通过饱和放大器以放大探测信号能量，得到第i个经过放大的最优探测信号波束；在N_t个干扰信号天线中，我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam通过调相器，得到干扰信号波束，干扰信号波束通过饱和放大器以放大干扰信号能量，得到经过放大的干扰信号波束，所述经过放大的干扰信号波束包括N_t个经过放大的干扰信号；其中，i＝1,2,…,N_t。

5.3如图2a所示，当A＝N_t时：第i个经过放大的最优探测信号波束和经过放大的干扰信号波束通过功率合成网络，得到第i个合成后的雷达发射信号，然后利用发射波束置零的方法得到第i个发射天线的加权系数ω_i；将第i个合成后的雷达发射信号乘以第i个发射天线的加权系数ω_i后得到第i个最终的雷达发射信号，所述第i个最终的雷达发射信号经由第i个发射天线发射，以探测对方目标以及干扰对方目标中的对方雷达。

如图2b所示，当A＝2N_t时：对第i个发射天线组利用发射波束置零的方法分别得到第i个探测信号天线的加权系数

和第i个干扰信号天线的加权系数

将第i个经过放大的最优探测信号波束乘以第i个探测信号天线的加权系数

后得到第i个最终雷达探测信号，所述第i个最终雷达探测信号经由第i个发射天线组发射，以探测对方雷达；将第i个经过放大的干扰信号乘以第i个干扰信号天线的加权系数

后得到第i个最终雷达干扰信号，所述第i个最终雷达干扰信号经由第i个发射天线组发射，以干扰对方目标中的对方雷达；将所述第i个最终雷达探测信号和所述第i个最终雷达干扰信号记为第i个最终的雷达发射信号。

5.4如果我方雷达发射第i个最终的雷达发射信号探测到对方目标后被对方目标反射，则将反射后得到的信号记为第g'个目标回波信号，雷达信号接收天线网络对第g'个目标回波信号进行接收，g'的初始值为1，并令g'的值加1；如果我方雷达发射第i个最终探测信号没有探测到对方目标，则忽略第i个最终的探测信号。

5.5在每一个接收天线中，对第g'个目标回波信号经过滤波处理，使得第g'个目标回波信号中干扰信号的能量降到最低，从而得到第g'个干扰低的雷达探测回波波束，将第g'个干扰低的雷达探测回波波束通过调相器后得到第g'个干扰低的雷达探测回波信号。

5.6令i的值分别取1至N_t，重复执行5.2至5.5，进而分别得到第1个干扰低的雷达探测回波信号至第N_r个干扰低的雷达探测回波信号，记为N_r个干扰低的雷达探测回波信号，g'＝1,2,…,N_r，N_t>N_r。

步骤6，根据N_r个干扰低的雷达探测回波信号，从而得到对方目标位置，所述对方目标位置为一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收结果。

具体地，在雷达信号接收天线网络中，利用信号融合算法对N_r个干扰低的雷达探测回波信号进行融合积累，以增强检测性能，进而得到融合积累后的雷达探测回波信号；具体处理过程如图2a和图2b所示。

然后对融合积累后的雷达探测回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩处理后的雷达探测回波信号，其中脉冲压缩处理后的雷达探测回波信号主瓣位置，即为对方目标位置，所述对方目标位置为一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收结果。

通过仿真图对仿真的参数及效果本发明进行验证说明。

图3和图4中仿真的参数为：干扰信号为线性调频信号，其带宽为10MHz，时宽为12.8μs，采样率为20MHz，优化的雷达探测信号为相位编码信号，其阵元个数为1，其每一个阵元的码元长度为256；图3是调频信号与编码信号的互相关，其互相关旁瓣为-26.16dB；图4是编码信号的自相关，其自相关旁瓣为-26.16dB；可以看出此时调频信号与1个相位编码信号的互相关、编码信号的自相关的旁瓣较低，调频信号与编码信号的正交性较好。

图5和图6中仿真的参数为：调频信号的带宽为10MHz，时宽为12.8μs，采样率为20MHz，优化的相位编码信号的个数为3，其每一个的码元长度为256。图5是调频信号与编码信号的互相关，其互相关旁瓣为-24.74dB；图6是编码信号的自相关，其自相关旁瓣为-24.74dB；可以看出此时调频信号与3个相位编码信号的互相关、编码信号的自相关的旁瓣及编码信号之间的互相关的旁瓣比与调频信号与1个相位编码信号的情况下的旁瓣上升了1.42dB。

图7和图8中仿真的参数为：调频信号的带宽为10MHz，时宽为12.8μs，采样率为20MHz，优化的相位编码信号的个数为3，其每一个的码元长度为256。通过优化得到长度为256的3组编码信号后，改变调频信号的采样率为40MHz、80MHz，对编码信号进行相应采样，得到调频信号与编码信号的互相关。通过对图5、图7、图8进行对比，可以看出采样率越大，互相关旁瓣的波动就越大。

图9和图10中仿真的参数为：调频信号的带宽为10MHz，时宽为64μs，采样率为20MHz，优化的相位编码信号的个数为3，其每一个的码元长度为256。此时调频信号长度是编码信号长度的5倍，图9是调频信号与编码信号的互相关，其互相关旁瓣为-23.81dB，比原来升高了0.93dB左右；图10是编码信号的自相关，其自相关旁瓣为-23.81dB，比原来升高了0.93dB左右。可以看出当调频的长度与编码信号不等长时，虽然会增强其抗干扰性能，但会使其正交性变差。

图11和图12中仿真的参数为：调频信号的带宽为10MHz，时宽为12.8μs，采样率为20MHz，调频信号进行加窗，窗函数选择为海明窗，优化的相位编码信号的个数为3，其每一个的码元长度为256；图11是调频信号与编码信号的互相关，其互相关旁瓣为-25.58dB，比原来降低了0.84dB左右，但出现了类似于窗函数过渡带的下降区域；图12是编码信号的自相关，其互相关旁瓣为-25.58dB，比原来降低了0.84dB左右。可以看出加窗可以进一步降低其自相关和互相关旁瓣。

综上所述，仿真实验验证了本发明的正确性，有效性和可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围；这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定我方和对方，我方包括我方雷达，对方包括对方雷达和对方目标，对方雷达置于对方目标中；我方雷达发射信号，我方雷达发射的信号包括探测信号和干扰信号；

步骤2，确定我方雷达发射信号中的干扰信号；

步骤3，根据我方雷达发射信号中的探测信号和干扰信号，构建目标函数；

步骤4，对所述目标函数进行求解，得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵；

步骤5，设定雷达信号发射天线网络和雷达信号接收天线网络，然后将我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵和我方雷达发射信号中的干扰信号在所述雷达信号发射天线网络同时发射，经对方目标反射后得到干扰低的雷达探测回波信号；

步骤6，雷达信号接收天线网络对所述干扰低的雷达探测回波信号进行接收，并对接收到的干扰低的雷达探测回波信号进行融合积累后，得到融合积累后的雷达探测回波信号，对融合积累后的雷达探测回波信号进行脉冲压缩处理后，从而得到对方目标位置，所述对方目标位置为一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收结果；

在步骤2中，所述我方雷达发射信号中的干扰信号，其确定过程为：

首先将我方雷达发射信号中的干扰信号类型确定为线性调频信号，并得到我方雷达发射信号中的连续干扰信号s_jam(t)，其表达式为：

其中，rect()表示矩形窗函数，T表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号时宽，exp()表示指数函数，j表示虚数单位，π表示圆周率，μ表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号调频率，μ＝B/T，B表示我方雷达发射信号中的连续干扰信号带宽，t表示时间变量；

然后对我方雷达发射信号中的连续干扰信号s_jam(t)进行采样点数为N_t的采样后得到的离散信号，记为我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam；N_t≥1；

步骤3的子步骤为：

3a)设定我方雷达发射信号中的探测信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别进行归一化后得到N_a个归一化角频率，记为我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a，

f_am表示我方雷达发射探测信号时的第m个归一化角频率，m＝1,2,…,N_a，N_a表示我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a中包括的归一化角频率总个数；

根据我方雷达发射探测信号时的归一化角频率方向集合f_a，得到我方雷达发射信号中探测信号的自相关峰值旁瓣电平PSL_ra：

其中，max表示取最大值操作，k＝1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，∈表示属于，|·|表示取模值操作，a_t(f_am)表示我方雷达发射信号中探测信号在f_am方向形成的导向矢量，

a_t(f_am)＝[1,exp(j2πf_am),…,exp(j2π(N_t-1)f_am)]^T，N_t表示我方雷达发射信号中的探测信号总个数，()^H表示取共轭转置操作，()^T表示取转置操作，S表示我方雷达发射信号中的探测信号，

s_i表示我方雷达发射信号中的第i个探测信号，

表示(N_s-k)×k维全零矩阵，0_k×k表示k×k维全零矩阵，

表示(N_s-k)×(N_s-k)维全1矩阵，

表示k×(N_s-k)维全零矩阵；

3b)将我方雷达发射信号中的探测信号发射后经由对方目标反射回来、并由我方雷达接收到的信号，记为我方雷达接收的探测信号，所述我方雷达接收的探测信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达接收探测信号时的归一化角频率集合f′_a，

f′_am表示我方雷达接收探测信号时的第m个归一化角频率

然后计算得到我方雷达发射信号中的探测信号与我方雷达接收的探测信号之间的互相关距离旁瓣电平PSL_rc：

其中，p＝-(N_s-1),-(N_s-2),…,0,1,2,…,N_s-1，n＝1,2,…,N_b，N_b表示我方雷达发射信号中的探测信号的归一化角频率组合集合中包括的归一化角频率组合总个数，a_t(f_am)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f_am方向形成的导向矢量，a_t(f′_am)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f′_am方向形成的导向矢量，a_r(f_am)表示我方雷达接收探测信号时在f_am方向形成的导向矢量，a_r(f′_am)表示我方雷达接收探测信号时在f′_am方向形成的导向矢量，

a_t(f′_am)＝[1,exp(j2πf′_am),…,exp(j2π(N_t-1)f′_am)]^T，

a_r(f′_am)＝[1,exp(j2πf′_am),…,exp(j2π(N_r-1)f′_am)]^T，

a_r(f_am)＝[1,exp(j2πf_am),…,exp(j2π(N_r-1)f_am)]^T，N_r表示我方雷达包括的接收天线个数，

表示(N_s-p)×p维全零矩阵，0_p×p表示p×p维全零矩阵，

表示

(N_s-p)×(N_s-p)维全1矩阵，

表示p×(N_s-p)维全零矩阵；

3c)设定我方雷达发射信号中的干扰信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达发射干扰信号时的N_a个归一化角频率f_b，

f_bm表示我方雷达发射干扰信号时的第m个归一化角频率；

然后计算得到我方雷达发射信号中的探测信号与干扰信号在相同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam1：

其中，PSL_jam1表示我方雷达发射信号中的探测信号与干扰信号在相同方向的互相关旁瓣电平，p＝-(N_s-1),-(N_s-2),…,0,1,2,…,N_s-1，N_s表示我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度，S_jam表示我方雷达发射信号中的干扰信号，S表示我方雷达发射信号中的探测信号，a_t(f_bm)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f_bm方向形成的导向矢量，

a_t(f_bm)＝[1,exp(j2πf_bm),…,exp(j2π(N_t-1)f_bm)]^T；

3d)将我方雷达发射信号中的干扰信号发射后经由对方目标反射回来、并由我方雷达接收到的信号，记为我方雷达接收的干扰信号，我方雷达接收的干扰信号包括N_a个角频率，将所述N_a个角频率分别归一化后得到我方雷达接收干扰信号时的归一化角频率集合f′_b，

f′_bm表示我方雷达接收干扰信号时的第m个归一化角频率；

然后计算得到我方雷达发射信号中的探测信号与接收的干扰信号在不同方向的互相关旁瓣电平PSL_jam2：

其中，a_t(f′_bm)表示我方雷达发射信号中的探测信号在f′_bm方向形成的导向矢量，a_r(f′_bm)表示我方雷达接收干扰信号时在f′_bm方向形成的导向矢量，

a_t(f′_bm)＝[1,exp(j2πf′_bm),…,exp(j2π(N_t-1)f′_bm)]^T，

a_r(f′_bm)＝[1,exp(j2πf′_bm),…,exp(j2π(N_r-1)f′_bm)]^T；

3e)构建目标函数：

其中，PSL表示我方雷达发射信号的峰值旁瓣电平值，min表示取最小值操作，P表示我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵，|| ||_p表示取p范数操作，α、β、η分别表示正的加权系数。

2.如权利要求1所述的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，在步骤4中，所述我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵，其得到过程为：

4a)初始化：设置我方雷达发射信号中的探测信号总个数N_t以及我方雷达发射信号中每个探测信号的码元长度N_s；设置在求解时最为匹配的循环次数N；设置最高旁瓣标志为无穷大；令l表示第l次循环，l的初始值为1，l＝1,2,…,N，N为大于1的正整数；

4b)确定第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l，即第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l中的每个元素均设置成一个随机相位值，每个相位值的取值范围均为0 2π；

4c)调用SQP算法优化第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号初始化相位矩阵P_l后，得到第k次优化后我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵

进而计算得到第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

循环次数与优化次数相等且一一对应；

4d)根据第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

利用目标函数计算得到第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l，比较第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l与最高旁瓣标志的大小，如果第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l小于最高旁瓣标志，则保存此次优化的结果，即将第k次优化后我方雷达发射信号中的探测信号相位矩阵

作为第g个我方雷达发射信号中的探测信号优化相位矩阵P_g，将第l次优化后我方雷达发射信号中的探测信号矩阵

作为第g个我方雷达发射信号中的优化探测信号矩阵

g的初始值为1，并令g的值加1；然后令l的值加1，返回4b)；

如果第l次循环后我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_l大于或等于最高旁瓣标志，则忽略此次优化的结果，然后令l的值加1，并返回4b)；

直到N次循环结束后，此时得到g个我方雷达发射信号中的探测信号优化相位矩阵，[P₁,P₂,…,P_g]，以及g个我方雷达发射信号中的优化探测信号矩阵

然后根据目标函数分别计算第1个我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL₁至第g个我方雷达发射信号中的探测信号峰值旁瓣电平值PSL_g，记为我方雷达发射信号中探测信号的g个峰值旁瓣电平值，并将其中最小的峰值旁瓣电平值所对应的优化相位矩阵，记为我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵

然后根据我方雷达发射信号中的探测信号最优相位矩阵

计算得到我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

所述我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

包括N_t个最优探测信号。

3.如权利要求2所述的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，在步骤5中，N_r个干扰低的所述雷达探测回波信号，其得到过程为：

5.1确定我方雷达包括雷达信号发射天线网络和雷达信号接收天线网络，雷达信号发射天线网络包括A个发射天线，雷达信号接收天线网络是由N_r个相同的发射天线组成的天线阵列；

其中，A＝N_t时，雷达信号发射天线网络包括N_t个发射天线；A＝2N_t时，雷达信号发射天线网络包括2N_t个发射天线，所述2N_t个发射天线分为N_t个探测信号天线和N_t个干扰信号天线，进而得到N_t个发射天线组，每个发射天线组包括1个探测信号天线和1个干扰信号天线，且每个发射天线组分别对应我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

中1个最优探测信号；N_t＞N_r；

5.2在第i个发射天线或在第i个发射天线组中，我方雷达发射信号中的最优探测信号矩阵

中第i个最优探测信号

通过调相处理后，得到第i个最优探测信号波束，第i个最优探测信号波束通过饱和放大处理后，得到第i个经过放大的最优探测信号波束；我方雷达发射信号中的干扰信号S_jam通过调相处理后，得到干扰信号波束，干扰信号波束通过饱和放大处理后，得到经过放大的干扰信号波束；其中，i＝1,2,…,N_t；

5.3根据第i个经过放大的最优探测信号波束和经过放大的干扰信号波束，得到第i个最终的雷达发射信号；

5.4如果我方雷达发射第i个最终的探测信号探测到对方目标后被对方目标反射，则将反射后得到的信号记为第g'个目标回波信号，雷达信号接收天线网络对第g'个目标回波信号进行接收，g'的初始值为1，并令g'的值加1；如果我方雷达发射第i个最终的探测信号没有探测到对方目标，则忽略第i个最终的探测信号；

5.5对第g'个目标回波信号经过滤波处理后，得到第g'个干扰低的雷达探测回波波束，对第g'个干扰低的雷达探测回波波束通过调相处理后得到第g'个干扰低的雷达探测回波信号；

5.6令i的值分别取1至N_t，重复执行5.2至5.5，进而分别得到第1个干扰低的雷达探测回波信号至第N_r个干扰低的雷达探测回波信号，记为N_r个干扰低的雷达探测回波信号，g'＝1,2,…,N_r，N_t＞N_r。

4.如权利要求3所述的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，在5.3中，所述第i个最终的雷达发射信号，其得到过程为：

当A＝N_t时：第i个经过放大的最优探测信号波束和经过放大的干扰信号波束通过功率合成网络，得到第i个合成后的雷达发射信号，然后利用发射波束置零的方法得到第i个发射天线的加权系数ω_i；将第i个合成后的雷达发射信号乘以第i个发射天线的加权系数ω_i后得到第i个最终的雷达发射信号，所述第i个最终的雷达发射信号经由第i个发射天线发射，以探测对方目标以及干扰对方目标中的对方雷达。

5.如权利要求3所述的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，在5.3中，所述第i个最终的雷达发射信号，其得到过程还包括：

当A＝2N_t时：对第i个发射天线组利用发射波束置零的方法分别得到第i个探测信号天线的加权系数

和第i个干扰信号天线的加权系数

将第i个经过放大的最优探测信号波束乘以第i个探测信号天线的加权系数

后得到第i个最终雷达探测信号，所述第i个最终雷达探测信号经由第i个发射天线组发射，以探测对方雷达；

将第i个经过放大的干扰信号乘以第i个干扰信号天线的加权系数

后得到第i个最终雷达干扰信号，所述第i个最终雷达干扰信号经由第i个发射天线组发射，以干扰对方目标中的对方雷达；将所述第i个最终雷达探测信号和所述第i个最终雷达干扰信号记为第i个最终的雷达发射信号。

6.如权利要求3所述的一种射频掩护信号下的阵列雷达信号发射接收方法，其特征在于，在步骤6中，所述对方目标位置，其得到过程为：

在雷达信号接收天线网络中，利用信号融合算法对N_r个干扰低的雷达探测回波信号进行融合积累，得到融合积累后的雷达探测回波信号；

然后对融合积累后的雷达探测回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩处理后的雷达探测回波信号，其中脉冲压缩处理后的雷达探测回波信号主瓣位置，即为对方目标位置。

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