CN109490851A - 一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法，其包括以下步骤：S1、采用M序列产生码元个数与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同的伪随机二相码；S2、采用伪随机二相码对脉冲多普勒雷达的发射信号的初相位进行调制，得到初相位改变后的发射信号，并将其发射至目标空域；S3、获取反射回来的信号，对于码元为0的重频，将对应的信号与1相乘；对应码元为1的重频，将信号与‑1相乘，得到解调后的信号，完成脉冲多普勒雷达信号的抗干扰编解码。本发明使得干扰信号的多普勒频率不会出现明显的峰值，不容易被检测出来而形成虚假目标，从而大大降低干扰信号对系统的影响。

Description

一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法

技术领域

本发明涉及雷达领域，具体涉及一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法。

背景技术

脉冲多普勒雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种雷达体制。这种雷达具有距离分辨力和速度分辨力,有更强的抑制杂波的能力,因而能在很强的杂波背景中分辨出动目标回波。大量的应用于机载雷达中和需要在杂波背景中分辨出动目标的地面雷达中。

脉冲多普勒雷达发射波形产生后通过天线发射出去，接收到的信号需要进行脉冲压缩、距离门重排、多普勒维FFT和CFAR检测处理，超过CFAR检测门限的目标会被上报。

脉冲多普勒雷达在一个工作周期包含N个发射周期，每个发射周期都发射相同的波形。当环境中存在干扰信号时，接收到的干扰信号经过接收和处理后，在距离-多普勒二维谱上会出现超过门限的尖峰。特别是干扰信号为点频连续波时，干扰信号的尖峰会出现在特定距离和特定速度，这时会导致大量虚假目标上报。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法解决了干扰信号对雷达系统的影响。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法，其包括以下步骤：

S1、采用M序列产生码元个数与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同的伪随机二相码；

S2、采用伪随机二相码对脉冲多普勒雷达的发射信号的初相位进行调制，得到初相位改变后的发射信号，并将其发射至目标空域；

S3、获取反射回来的信号，对于码元为0的重频，将对应的信号与1相乘；对应码元为1的重频，将信号与-1相乘，得到解调后的信号，完成脉冲多普勒雷达信号的抗干扰编解码。

进一步地，步骤S1的具体方法为：

采用一组移位寄存器的值与反馈系数相乘叠加生成伪随机二相码，其中生成的伪随机二相码的数量与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同。

进一步地，步骤S2的具体方法为：

当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为0时，保持其初相位不变；当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为1时，将其初相位改为π，其中π为该原始信号位移半个周期后的数值。

本发明的有益效果为：本发明接收时按照与发射相反的规律对每个重频接收的信号整体移相0或π，进行解调，解调后再做后续处理，后续处理流程和传统脉冲多普勒体制雷达系统相同。使用本发明的方法后，当系统接收到正常目标回波信号时能够正常工作，与传统方式无异；当系统接收到干扰信号时会将干扰信号在多普勒频域维度上“噪声化”，使得干扰信号的多普勒频率不会出现明显的峰值，不容易被检测出来而形成虚假目标，从而大大降低干扰信号对系统的影响。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为M序列产生器的结构示意图；

图3为调制器前的信号示意图；

图4为码元为0的发射信号示意图；

图5为码元为1的发射信号示意图；

图6为干扰信号信噪比为25dB的多普勒谱对比示意图；

图7为干扰信号信噪比为40dB的多普勒谱对比示意图；

图8为未使用本方法的多普勒谱过检测门限的结果示意图；

图9为使用了本方法的多普勒谱过检测门限的结果示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该基于脉间伪随机码的抗干扰方法包括以下步骤：

S1、采用M序列产生码元个数与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同的伪随机二相码；

S2、采用伪随机二相码对脉冲多普勒雷达的发射信号的初相位进行调制，得到初相位改变后的发射信号，并将其发射至目标空域；

S3、获取反射回来的信号，对于码元为0的重频，将对应的信号与1相乘；对应码元为1的重频，将信号与-1相乘，得到解调后的信号，完成脉冲多普勒雷达信号的抗干扰编解码。

将解调后的信号依次进行脉冲压缩、距离重排、多普勒维FFT和CFAR检测，可以完成脉冲多普勒雷达的抗干扰识别。

如图2所示，步骤S1的具体方法为：采用一组移位寄存器的值与反馈系数相乘叠加生成伪随机二相码，其中生成的伪随机二相码的数量与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同。图中a_n-1-a_n-r中的值是每个寄存器的状态值，C₀-C_r是反馈系数。反馈系数和移位寄存器阶数的选择与需要产生的伪随机二相码长度相关。不同的伪随机码长度对应的阶数和反馈系数如表1所示。

表1：生成不同长度伪随机码采用的阶数和反馈系数

伪随机码长度N	阶数r	反馈系数
			8	3	13
16	4	23
			32	5	45
64	6	103
			128	7	203
256	8	435
			512	9	1055
1024	10	2033

步骤S2的具体方法为：当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为0时，保持其初相位不变；当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为1时，将其初相位改为π，其中π为该原始信号位移半个周期后的数值。

如图3、图4和图5所示，在本发明的一个实施例中，以发射信号为线性调频的雷达为例，未进行调制时，发射信号可以表示为：

其中，f₀为发射信号的中心频率,B为发射信号的带宽，T为发射信号的脉冲宽度，t为时间。

当某个周期的编码为0时，发射信号为：

初相位为0，与未调制信号相同；

当某个周期的编码为1时，发射信号为：

初相位为π，与未调制信号反相。

接收时按照与发射相反的规律对每个重频接收的信号整体移相0或π，进行解调，解调后再做后续处理，后续处理流程和传统脉冲多普勒体制雷达系统相同。使用本发明的方法后，当系统接收到正常目标回波信号时能够正常工作，与传统方式无异；当系统接收到干扰信号时会将干扰信号在多普勒频域维度上“噪声化”，使得干扰信号的多普勒频率不会出现明显的峰值，不容易被检测出来而形成虚假目标，从而大大降低干扰信号对系统的影响。

本发明主要效果体现在两方面，一是多普勒谱峰值功率明显降低，当干扰信号功率不是很大时，直接降低到噪声门限下，不会被检测到；二是多普勒谱呈现“噪声化”，当干扰信号功率很大时，虽然超过了噪声基底，但是没有明显的尖峰，使用CFAR检测时，不会过CFAR门限而被判断为虚假目标。

以脉冲个数为512的脉冲多普勒雷达为例，当干扰信号的信噪比为25dB时，干扰信号的多普勒谱如图6所示。使用了本方法后，多普勒谱峰被压低27dB，低于噪声基底，不会对目标检测造成影响。

当存在干扰信号信噪比为40dB时，处理得到的多普勒谱如图7所示，可以清楚的看到：未使用本方法的多普勒频谱有明显的尖峰；使用本方法的多普勒频谱的峰值降低了27dB后仍然高于噪声基底，但是其分布呈现“噪声化”特征，没有明显的尖峰出现。

在雷达后续的CFAR检测中，使用了本方法和未使用本方法会出现不同的效果。未使用本方法的系统，干扰信号的多普勒谱尖峰会超过CFAR门限，导致上报虚假目标，如图8所示。使用本方法的系统，干扰信号的多普勒尖峰不会超过CFAR门限，不会导致上报虚假目标，如图9所示。

在具体使用过程中，某地面便携式雷达，工作频段Ku，工作带宽10MHz，工作体制为脉冲多普勒体制，一个工作周期脉冲数为512，探测的对象主要为人和车。使用m序列产生512码元的伪随机码，直接对发射信号进行调制和解调，使用20W功率的功放连接信号源作为干扰源，在1km外实施干扰，未使用本方法时，所有扇区出现大量虚假目标，1秒内超过500个虚假目标，严重影响系统使用。采用本方法后，虚假目标数量大大减少，1秒内虚假目标个数小于2个，系统可正常工作，抗干扰效果非常明显。

Claims (3)

1.一种基于脉间伪随机码的抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用M序列产生码元个数与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同的伪随机二相码；

S2、采用伪随机二相码对脉冲多普勒雷达的发射信号的初相位进行调制，得到初相位改变后的发射信号，并将其发射至目标空域；

S3、获取反射回来的信号，对于码元为0的重频，将对应的信号与1相乘；对应码元为1的重频，将信号与-1相乘，得到解调后的信号，完成脉冲多普勒雷达信号的抗干扰编解码。

2.根据权利要求1所述的基于脉间伪随机码的抗干扰方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：

采用一组移位寄存器的值与反馈系数相乘叠加生成伪随机二相码，其中生成的伪随机二相码的数量与脉冲多普勒雷达一个发射周期内的脉冲数量相同。

3.根据权利要求2所述的基于脉间伪随机码的抗干扰方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法为：

当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为0时，保持其初相位不变；当脉冲多普勒雷达的发射信号的编码为1时，将其初相位改为π，其中π为该原始信号位移半个周期后的数值。