CN109669167A - 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法 - Google Patents

一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109669167A
CN109669167A CN201910080808.8A CN201910080808A CN109669167A CN 109669167 A CN109669167 A CN 109669167A CN 201910080808 A CN201910080808 A CN 201910080808A CN 109669167 A CN109669167 A CN 109669167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
airborne radar
radar
radio frequency
airborne
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910080808.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109669167B (zh
Inventor
时晨光
仇伟
汪飞
李海林
周建江
夏伟杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201910080808.8A priority Critical patent/CN109669167B/zh
Publication of CN109669167A publication Critical patent/CN109669167A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109669167B publication Critical patent/CN109669167B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/282—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/38—Jamming means, e.g. producing false echoes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，包括以下步骤：S1：采用机载雷达当前时刻接收到的信号矢量X1和k时刻接收到的信号矢量Xk之间的互信息I(X1；Xk)作为雷达目标跟踪性能指标；S2：采用机载雷达发射信号和截获接收机接收信号的联合概率密度函数与机载雷达发射信号和截获接收机背景噪声的概率密度函数乘积之间的KL距离作为衡量截获接收机截获性能和识别性能的综合性能指标；S3：根据给定的表征目标跟踪性能的互信息门限Ith，建立基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型；S4：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型完成整个波形自适应选择的过程。本发明提升了机载雷达的射频隐身性能。

Description

一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法
技术领域
本发明涉及雷达发射波形选择方法，特别是涉及一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法。
背景技术
机载雷达目标跟踪过程中的自适应发射波形选择不仅可以有效地改善目标的跟踪性能，也可以降低敌方截获接收机的截获性能，从而为提升机载雷达的射频隐身性能提供一个行之有效的技术途径。
然而，现有技术中尚未有基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，能够提升机载雷达的射频隐身性能。
技术方案：本发明所述的基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，包括以下步骤：
S1：采用机载雷达当前时刻接收到的信号矢量X1和k时刻接收到的信号矢量Xk之间的互信息I(X1；Xk)作为雷达目标跟踪性能指标；
S2：采用机载雷达发射信号和截获接收机接收信号的联合概率密度函数与机载雷达发射信号和截获接收机背景噪声的概率密度函数乘积之间的KL距离作为衡量截获接收机截获性能和识别性能的综合性能指标；
S3：根据给定的表征目标跟踪性能的互信息门限Ith，建立基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型；
S4：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型完成整个波形自适应选择的过程。
进一步，所述I(X1；Xk)根据式(1)得到：
式(1)中，ζl,l＝1,2,...,L是大小为L×L的协方差矩阵的实数奇异值，且满足1≥ζ1≥ζ2≥…≥ζL≥0，L为雷达发射信号长度，协方差矩阵为：
式(2)中，k≥1，协方差矩阵Rkk、Rk1和R11分别根据式(3)-(5)得到；
其中，表示协方差矩阵，N1是L×1零均值高斯分布的雷达接收机背景噪声的复矢量，且空时不相关，其中，L为雷达发射信号长度，上标H表示矢量的共轭转置，E[·]表示期望运算符；RHH＝E[HHH]表示协方差矩阵，H是L×1的目标脉冲响应列矢量，服从零均值的多变量复高斯分布；α表示能量衰减系数，是一个常数；表示矢量S1对角化，其中，S1为当前时刻机载雷达发射信号矢量；表示矢量Sk对角化，其中，Sk为k时刻机载雷达发射信号矢量。
进一步，所述KL距离为D(p(S,Z)||p(S,N2))，根据式(6)得到：
式(6)中，S为L×1的机载雷达发射信号矢量，L为雷达发射信号长度；Z为截获接收机的接收信号；N2为截获接收机的背景噪声复矢量，服从零均值高斯分布；p(S,Z)表示在机载雷达发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；p(S,N2)表示在机载雷达不发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；I(S,Z)表示机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的互信息；D(Z||N2)表示截获接收机接收信号Z与背景噪声N2之间的KL距离；T表示雷达发射信号持续时间；W表示雷达发射信号带宽；Gt表示雷达发射天线增益；GI表示截获接收机的接收天线增益；λ表示雷达波长；L1表示路径损耗，是一个常数；s(f)表示机载雷达发射信号S的功率谱密度；R表示目标与机载雷达之间的距离；表示截获接收机中背景噪声N2的单边功率谱密度；f表示频率点。
进一步，所述基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型根据式(7)得到：
式(7)中，Θ表示待选的雷达发射波形集合，它可由不同种类的波形组成，也可由具有不同参数的同一类型的波形组成；Ωk表示机载雷达发射波形参数；表示所选择的机载雷达发射波形参数，Ith为给定的门限。
进一步，所述步骤S4具体为：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型，计算互信息I(X1；Xk)，选择小于等于约束条件中所给定门限Ith的互信息所对应的波形，再从这些波形中选择使截获接收机综合性能指标KL距离D(p(S,Z)||p(S,N2))最小的波形作为下一时刻机载雷达的发射波形，从而完成整个波形自适应选择过程。
有益效果：本发明公开了一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，以最小化截获接收机截获性能和识别性能综合指标KL距离为优化目标，以满足雷达目标跟踪互信息为约束条件，建立基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型，从而既保证了给定的机载雷达目标跟踪性能，又降低了敌方截获接收机对机载雷达发射信号的截获和识别概率，提升了机载雷达的射频隐身性能。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中方法对应的系统的框图；
图2为本发明具体实施方式中方法的流程图。
具体实施方式
本具体实施方式公开了一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1：采用机载雷达当前时刻接收到的信号矢量X1和k时刻接收到的信号矢量Xk之间的互信息I(X1；Xk)作为雷达目标跟踪性能指标；
S2：采用机载雷达发射信号和截获接收机接收信号的联合概率密度函数与机载雷达发射信号和截获接收机背景噪声的概率密度函数乘积之间的KL距离作为衡量截获接收机截获性能和识别性能的综合性能指标；
S3：根据给定的表征目标跟踪性能的互信息门限Ith，建立基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型；
S4：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型完成整个波形自适应选择的过程。
图1为本方法对应的系统的框图。
I(X1；Xk)根据式(1)得到：
式(1)中，ζl,l＝1,2,...,L是大小为L×L的协方差矩阵的实数奇异值，且满足1≥ζ1≥ζ2≥…≥ζL≥0，L为雷达发射信号长度，协方差矩阵为：
式(2)中，k≥1，协方差矩阵Rkk、Rk1和R11分别根据式(3)-(5)得到；
其中，表示协方差矩阵，N1是L×1零均值高斯分布的雷达接收机背景噪声的复矢量，且空时不相关，其中，L为雷达发射信号长度，上标H表示矢量的共轭转置，E[·]表示期望运算符；RHH＝E[HHH]表示协方差矩阵，H是L×1的目标脉冲响应列矢量，服从零均值的多变量复高斯分布；α表示能量衰减系数，是一个常数；表示矢量S1对角化，其中，S1为当前时刻机载雷达发射信号矢量；表示矢量Sk对角化，其中，Sk为k时刻机载雷达发射信号矢量。
KL距离为D(p(S,Z)||p(S,N2))，根据式(6)得到：
式(6)中，S为L×1的机载雷达发射信号矢量，L为雷达发射信号长度；Z为截获接收机的接收信号；N2为截获接收机的背景噪声复矢量，服从零均值高斯分布；p(S,Z)表示在机载雷达发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；p(S,N2)表示在机载雷达不发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；I(S,Z)表示机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的互信息；D(Z||N2)表示截获接收机接收信号Z与背景噪声N2之间的KL距离；T表示雷达发射信号持续时间；W表示雷达发射信号带宽；Gt表示雷达发射天线增益；GI表示截获接收机的接收天线增益；λ表示雷达波长；L1表示路径损耗，是一个常数；S(f)表示机载雷达发射信号S的功率谱密度；R表示目标与机载雷达之间的距离；表示截获接收机中背景噪声N2的单边功率谱密度；f表示频率点。
基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型根据式(7)得到：
式(7)中，Θ表示待选的雷达发射波形集合，它可由不同种类的波形组成，也可由具有不同参数的同一类型的波形组成；Ωk表示机载雷达发射波形参数；表示所选择的机载雷达发射波形参数，Ith为给定的门限。
步骤S4具体为：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型，计算互信息I(X1；Xk)，选择小于等于约束条件中所给定门限Ith的互信息所对应的波形，再从这些波形中选择使截获接收机综合性能指标KL距离D(p(S,Z)||p(S,N2))最小的波形作为下一时刻机载雷达的发射波形，从而完成整个波形自适应选择过程。

Claims (5)

1.一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：采用机载雷达当前时刻接收到的信号矢量X1和k时刻接收到的信号矢量Xk之间的互信息I(X1；Xk)作为雷达目标跟踪性能指标；
S2：采用机载雷达发射信号和截获接收机接收信号的联合概率密度函数与机载雷达发射信号和截获接收机背景噪声的概率密度函数乘积之间的KL距离作为衡量截获接收机截获性能和识别性能的综合性能指标；
S3：根据给定的表征目标跟踪性能的互信息门限Ith，建立基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型；
S4：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型完成整个波形自适应选择的过程。
2.根据权利要求1所述的基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，其特征在于：所述I(X1；Xk)根据式(1)得到：
式(1)中，ζl,l＝1,2,...,L是大小为L×L的协方差矩阵的实数奇异值，且满足1≥ζ1≥ζ2≥…≥ζL≥0，L为雷达发射信号长度，协方差矩阵为：
式(2)中，k≥1，协方差矩阵Rkk、Rk1和R11分别根据式(3)-(5)得到；
其中，表示协方差矩阵，N1是L×1零均值高斯分布的雷达接收机背景噪声的复矢量，且空时不相关，其中，L为雷达发射信号长度，上标H表示矢量的共轭转置，E[·]表示期望运算符；RHH＝E[HHH]表示协方差矩阵，H是L×1的目标脉冲响应列矢量，服从零均值的多变量复高斯分布；α表示能量衰减系数，是一个常数；表示矢量S1对角化，其中，S1为当前时刻机载雷达发射信号矢量；表示矢量Sk对角化，其中，Sk为k时刻机载雷达发射信号矢量。
3.根据权利要求1所述的基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，其特征在于：所述KL距离为D(p(S,Z)||p(S,N2))，根据式(6)得到：
式(6)中，S为L×1的机载雷达发射信号矢量，L为雷达发射信号长度；Z为截获接收机的接收信号；N2为截获接收机的背景噪声复矢量，服从零均值高斯分布；p(S,Z)表示在机载雷达发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；p(S,N2)表示在机载雷达不发射信号的条件下，机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的联合概率密度函数；I(S,Z)表示机载雷达发射信号S与截获接收机接收信号Z的互信息；D(Z||N2)表示截获接收机接收信号Z与背景噪声N2之间的KL距离；T表示雷达发射信号持续时间；W表示雷达发射信号带宽；Gt表示雷达发射天线增益；GI表示截获接收机的接收天线增益；λ表示雷达波长；L1表示路径损耗，是一个常数；表示机载雷达发射信号S的功率谱密度；R表示目标与机载雷达之间的距离；表示截获接收机中背景噪声N2的单边功率谱密度；f表示频率点。
4.根据权利要求3所述的基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，其特征在于：所述基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型根据式(7)得到：
式(7)中，Θ表示待选的雷达发射波形集合，它可由不同种类的波形组成，也可由具有不同参数的同一类型的波形组成；Ωk表示机载雷达发射波形参数；表示所选择的机载雷达发射波形参数，Ith为给定的门限。
5.根据权利要求4所述的基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：根据基于射频隐身的机载雷达发射波形选择模型，计算互信息I(X1；Xk)，选择小于等于约束条件中所给定门限Ith的互信息所对应的波形，再从这些波形中选择使截获接收机综合性能指标KL距离D(p(S,Z)||p(S,N2))最小的波形作为下一时刻机载雷达的发射波形，从而完成整个波形自适应选择过程。
CN201910080808.8A 2019-01-28 2019-01-28 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法 Active CN109669167B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910080808.8A CN109669167B (zh) 2019-01-28 2019-01-28 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910080808.8A CN109669167B (zh) 2019-01-28 2019-01-28 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109669167A true CN109669167A (zh) 2019-04-23
CN109669167B CN109669167B (zh) 2023-04-07

Family

ID=66150817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910080808.8A Active CN109669167B (zh) 2019-01-28 2019-01-28 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109669167B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323772A (zh) * 2020-02-19 2020-06-23 南京航空航天大学 基于射频隐身的有/无人机混合编队协同任务分配方法
CN111337918A (zh) * 2020-02-17 2020-06-26 南京航空航天大学 一种基于神经网络的机载雷达射频隐身波形选择方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008361A (zh) * 2017-11-07 2018-05-08 南京航空航天大学 基于射频隐身的分布式mimo雷达干扰波形设计方法
CN108732543A (zh) * 2018-04-24 2018-11-02 南京航空航天大学 一种基于射频隐身的机载组网雷达辐射参数联合优化方法
CN109061568A (zh) * 2018-04-28 2018-12-21 南京航空航天大学 一种基于目标特性的窄带雷达波形设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008361A (zh) * 2017-11-07 2018-05-08 南京航空航天大学 基于射频隐身的分布式mimo雷达干扰波形设计方法
CN108732543A (zh) * 2018-04-24 2018-11-02 南京航空航天大学 一种基于射频隐身的机载组网雷达辐射参数联合优化方法
CN109061568A (zh) * 2018-04-28 2018-12-21 南京航空航天大学 一种基于目标特性的窄带雷达波形设计方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENGUANG SHI 等: "Low Probability of Intercept-Based Optimal OFDM Waveform Design Strategy for an Integrated Radar and Communications System", 《IEEE ACCESS》 *
FEI WANG 等: "LPID BASED CRITERION FOR AIRBORNE RADAR HOPPING FREQUENCY DESIGN", 《2016 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SIGNAL, IMAGE, VIDEO AND COMMUNICATIONS (ISIVC)》 *
JUN CHEN 等: "Information Content Based Optimal Radar Waveform Design: LPI’s Purpose", 《ENTROPY》 *
张贞凯 等: "基于射频隐身的雷达发射波束形成方法", 《雷达科学与技术》 *
肖永生 等: "基于OTR和SHT的射频隐身雷达信号设计", 《航空学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111337918A (zh) * 2020-02-17 2020-06-26 南京航空航天大学 一种基于神经网络的机载雷达射频隐身波形选择方法
CN111323772A (zh) * 2020-02-19 2020-06-23 南京航空航天大学 基于射频隐身的有/无人机混合编队协同任务分配方法
CN111323772B (zh) * 2020-02-19 2022-04-19 南京航空航天大学 基于射频隐身的有/无人机混合编队协同任务分配方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109669167B (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107769828B (zh) 一种基于特征值提取的csi-mimo室内定位方法及系统
Jungnickel et al. Capacity of MIMO systems with closely spaced antennas
CN105068049B (zh) 一种分置天线mimo雷达的克拉美罗界计算方法
CN101349748B (zh) 多输入多输出雷达系统目标定位方法
CA2901610C (en) Surface wave radar
CN101533091B (zh) 空时二维阻塞窄带干扰方法
CN105527610B (zh) 基于分数阶时延估计的多天线联合优化杂波抑制方法
CN106909779B (zh) 基于分布式处理的mimo雷达克拉美罗界计算方法
CN109617590B (zh) 多输入单输出无线携能通信系统的物理层安全通信方法
CN110412515A (zh) 基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪发射功率分配方法
CN108008361A (zh) 基于射频隐身的分布式mimo雷达干扰波形设计方法
CN109379122A (zh) 一种毫米波通信多径信道动态波束训练方法
CN105044684A (zh) 基于射频隐身的mimo跟踪雷达发射波束的形成方法
CN109669167A (zh) 一种基于射频隐身的机载雷达发射波形选择方法
CN106324602B (zh) 一种mimo声呐系统
CN104020459A (zh) 一种提高mimo-stap检测性能的波形优化方法
CN108614261A (zh) 一种组网雷达系统多目标跟踪下的辐射参数控制方法
CN110045337A (zh) 基于张量子空间投影的高频地波雷达射频干扰抑制方法
CN104378787B (zh) 基于扩展Prony算法的平坦快衰落长距离信道预测方法
CN103852749A (zh) 提高mimo-stap检测性能的稳健波形优化方法
CN109743086A (zh) 一种大规模mimo系统的信道估计方法
CN105891799A (zh) 适用于机械扫描雷达的有源干扰侦察方法
CN108828504A (zh) 基于部分相关波形的mimo雷达目标方向快速估计方法
CN107918112B (zh) 基于有源-无源雷达协同的联合收发波束形成方法
CN114268902A (zh) 一种基于pdoa的脉冲超宽带测向方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant