CN110426686A - 雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置和雷达设备 - Google Patents

雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置和雷达设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置和雷达设备。所述方法包括：基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及子载波对应的相位编码，根据子载波和相位编码，构建多载波相位编码雷达信号，根据预先生成的混沌时间序列，对多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号，发射待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。采用本方法能够解决间歇采样转发干扰的问题。

Description

雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置和雷达设备
技术领域
本申请涉及雷达信息处理技术领域，特别是涉及一种雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置、雷达设备和存储介质。
背景技术
信息化战争背景下，电子干扰样式灵活多变，尤其是数字射频存储器技术的发展，使雷达面临严峻挑战。间歇采样转发干扰是一种新型宽带雷达相干干扰方法，采用采样转发交替进行，对雷达脉冲压缩信号具有良好的干扰效果。目前，针对该干扰的识别和抑制相关的文献较为有限，主要集中于波形设计、时频分析、频谱特征提取等领域的研究。虽然波形捷变技术具有良好的抗脉间干扰的性能，但对于间歇采样干扰等脉内干扰则不奏效。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决间歇采样干扰问题的雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置、雷达设备和存储介质。
一种雷达抗间歇采样转发干扰方法，所述方法包括：
基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
在其中一个实施例中，还包括：根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码。
在其中一个实施例中，还包括：根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上采用不同的调制方式对每个码元进行编码。
在其中一个实施例中，还包括：根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上采用预先设置的权值对子载波进行幅值以及相位进行加权编码。
在其中一个实施例中，还包括：获取待发射雷达信号的复包络表达式；根据所述复包络表达式，得到回波表达式；对所述回波表达式进行时频分析，得到雷达回波信号；根据所述雷达回波信号，构建间歇采样信号；根据所述雷达回波信号和所述间歇采样信号的自相关结果，确定雷达抗间歇采样转发干扰的程度。
在其中一个实施例中，还包括：获取所述雷达回波信号的自相关表达式；根据所述自相关表达式确定所述雷达回波信号是否具有周期性和不连续性；若是，则根据所述复包络表达式和间歇采样的脉冲表达式，得到间歇采样信号。
一种雷达抗间歇采样转发干扰装置，所述装置包括：
码构建模块，用于基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
编码模块，用于根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射模块，用于发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
在其中一个实施例中，所述编码模块还用于根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码。
一种雷达设备，包括存储器、处理器和收发模块，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
上述雷达抗间歇采样转发干扰方法、装置、雷达设备和存储介质，通过正交频分复用技术构建多载波相位编码雷达信号，然后采用混沌事件序列在时域和频域上进行编码，从而形成待发射雷达信号脉间和脉内的伪随机，这样，间歇采样干扰无法具备整个脉冲的时频特性，增大了干扰与雷达回波信号的去相关性，实现了对间歇采样转发的抗干扰。
附图说明
图1为一个实施例中雷达抗间歇采样转发干扰方法的应用场景图；
图2为一个实施例中雷达抗间歇采样转发干扰方法的流程示意图；
图3为一个实施例中雷达抗间歇采样转发干扰装置的结构框图；
图4为一个实施例中雷达设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的雷达抗间歇采样转发干扰方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，雷达设备102可以发射电波，电波触达散射体目标104之后，反射回传电波，雷达设备102接收回传电波，以对散射体目标104进行定位，在存在间歇采样干扰时，干扰机106对电波进行间歇采样，从而形成相干干扰机串干扰雷达设备102对散射目标的定位。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种雷达抗间歇采样转发干扰方法，以该方法应用于图1中的雷达设备为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及子载波对应的相位编码，根据子载波和相位编码，构建多载波相位编码雷达信号。
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，是多载波调制技术的一种，通过频分复用实现高速串行数据的并行传输,它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。
子载波是OFDM技术中的概念，一个OFDM信号中由多个子载波构成，对于每个子载波，均设置了多位的相位编码。为了满足OFDM技术中子载频正交的要求，相位编码中每个码片的宽度相等，而且相邻子载频间隔为码片宽度的倒数。
本步骤中构建的多载波相位编码雷达信号可以进行灵活的波形设计，因此可以在时域和频域上进行编码。
步骤204，根据预先生成的混沌时间序列，对多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号。
混沌时间序列是一种确定系统中出现的无规则的运动。时域指的是多载波相位编码雷达信号和时间的变化关系，频域是描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系。
本步骤中，通过混沌序列对多载波相位编码雷达信号在时域和频域上进行编码，多载波相位编码雷达信号的脉冲之间和脉内之间具备去相关性，从而形成一定程度的伪随机，这样，在进行间歇采样干扰时，无法采样整个脉冲的视频特征，增大了回波信号与间歇采样信号之间的去相关，从而提高对间歇采样的干扰。
步骤206，发射待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
雷达设备发射待发射雷达信号后，接收到回波信号和间歇采样信号，由于回波信号和间歇采样信号之间具备去相关性，因此可以识别出其中的间歇采样信号，进一步可以对抗间歇采样转发干扰。
上述雷达抗间歇采样转发干扰方法中，通过正交频分复用技术构建多载波相位编码雷达信号，然后采用混沌事件序列在时域和频域上进行编码，从而形成待发射雷达信号脉间和脉内的伪随机，这样，间歇采样干扰无法具备整个脉冲的时频特性，增大了干扰与雷达回波信号的去相关性，实现了对间歇采样转发的抗干扰。
在其中一个实施例中，在进行时域和频域的编码时，具体是：根据预先生成的混沌时间序列，在多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；根据混沌时间序列，在多载波相位编码雷达信号的频域上对每个子载波进行编码。本实施例中，由于混沌时间序列是随机的，因此在对码元进行编码时，增加码元之间的随机性。同时，采用混沌时间序列对每个子载波进行编码，也可以增加每个子载波之间的随机性，从而不易被间歇采样获取到全部的时频信息。
在一个具体实施例中，具体可以采用不同的调制方式对每个码元进行编码，进一步提升时域上的随机性。
具体的，调制方式可以是多进制数字调制法、连续相位调制技术、相关相移键控技术等。
在一个具体实施例中，具体可以对各个子载波进行幅值以及相位的加权，对多载波相位编码雷达信号的频域上进行编码，进一步提升在频域上的随机性。
通过上述编码后得到的待发射雷达信号的复包络形式可以表示为：
其中，表示第p个子载波上的归一化复加权因子，|ωp|表示频率加权幅度，表示加权相位，up(t)表示子载波信号复包络，fp＝(p-1)·(1/tb)表示第p个子载波载频，ap,m表示第p个子载波上第m个码片的相位编码。
由于可知，与雷达设备距离为R处的散射体目标的回波信号为：
其中，A表示回波幅度，Δt＝2R/c表示时延，c为光速。
若此系统中存在干扰机时，干扰机接收到的待发射雷达信号进行间歇采样并存储起来，然后经过频率、幅度等调制之后再转发出去，形成间歇采样信号进行干扰。假设干扰机与雷达的相对距离为Rj，则间歇采样信号可以描述为：
其中，Δτ(n)＝t-2Rj/c-nTs-t0，t0为干扰机信号处理时延，Ns为间歇采样转发次数。
在其中一个实施例中，在发射待发射雷达信号之后，还需要检测是否达到抗干扰的效果，具体检测过程如下：获取待发射雷达信号的复包络表达式；根据复包络表达式，得到回波表达式，对回波表达式进行时频分析，得到雷达回波信号，根据雷达回波信号，构建间歇采样信号，根据雷达回波信号和间歇采样信号的自相关结果，确定雷达抗间歇采样转发干扰的程度。本实施例中，通过检测回波信号与间歇采样信号之间的互相关结果，从而根据互相关结果判定抗干扰效果。
在另一实施例中，在构建间歇采样信号时，可以获取雷达回波信号的自相关表达式；根据所述自相关表达式确定所述雷达回波信号是否具有周期性和不连续性；若是，则根据所述复包络表达式和间歇采样的脉冲表达式，得到间歇采样信号。
具体的，对回波信号进行短时傅里叶变换，得到：
其中，ω(t)是短时傅里叶变换的频率滑动窗函数。基于S(τ,f)的短时傅里叶变换计算结果，叠加整个频率范围内的|S(τ,f)|，得到雷达回波信号为：
S(t)＝∑f|S(τ,f)|
计算S(t)的自相关函数为：
由此可知，S(t)具有周期性和不连续性的特点，因此可以根据S(t)的周期性和不连续性的特点，构建脉冲表达式p'(t)，得到间歇采样函数为：
x's(t)＝p'(t)x(t)
在间歇采样转发中，间歇采样脉冲表达式p'(t)为：
其中，τ为采样时间，rect(t/τ)为矩形包络脉冲，t>τ，取值为1，0≤t≤τ则为0，表示卷积运算，Ts表示间歇采样重复周期，Dr＝τ/TS表示占空比。
因此，回波信号xr(t)与重构后间歇采样信号p'(t)的互相关结果为：
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种雷达抗间歇采样转发干扰装置，包括：码构建模块302、编码模块304和发射模块306，其中：
码构建模块302，用于基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
编码模块304，用于根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射模块306，用于发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
在其中一个实施例中，编码模块304还用于根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码。
在其中一个实施例中，编码模块304还用于根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上采用不同的调制方式对每个码元进行编码。
在其中一个实施例中，编码模块304还用于根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上采用预先设置的权值对子载波进行幅值以及相位进行加权编码。
在其中一个实施例中，还包括检测模块，用于获取待发射雷达信号的复包络表达式；根据所述复包络表达式，得到回波表达式；对所述回波表达式进行时频分析，得到雷达回波信号；根据所述雷达回波信号，构建间歇采样信号；根据所述雷达回波信号和所述间歇采样信号的自相关结果，确定雷达抗间歇采样转发干扰的程度。
在其中一个实施例中，检测模块还用于获取所述雷达回波信号的自相关表达式；根据所述自相关表达式确定所述雷达回波信号是否具有周期性和不连续性；若是，则根据所述复包络表达式和间歇采样的脉冲表达式，得到间歇采样信号。
关于雷达抗间歇采样转发干扰装置的具体限定可以参见上文中对于雷达抗间歇采样转发干扰方法的限定，在此不再赘述。上述雷达抗间歇采样转发干扰装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于雷达设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于雷达设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种雷达设备，该雷达设备可以是雷达设备，其内部结构图可以如图4所示。该雷达设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和收发模块。其中，该雷达设备的处理器用于提供计算和控制能力。该雷达设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该雷达设备的收发模块包括发射模块和接收模块，发射模块在处理器控制下可以发射雷达信号，接收模块可以接收雷达信号对应的回波信号。该计算机程序被处理器执行时以实现一种雷达抗间歇采样转发干扰方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的雷达设备的限定，具体的雷达设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种雷达设备，包括存储器、处理器和收发模块，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种雷达抗间歇采样转发干扰方法，所述方法包括：
基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，包括：
根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；
根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预先生成的混沌时间序列，从所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码，包括：
根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上采用不同的调制方式对每个码元进行编码。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码，包括：
根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上采用预先设置的权值对子载波进行幅值以及相位进行加权编码。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰之后，还包括：
获取待发射雷达信号的复包络表达式；
根据所述复包络表达式，得到回波表达式；
对所述回波表达式进行时频分析，得到雷达回波信号；
根据所述雷达回波信号，构建间歇采样信号；
根据所述雷达回波信号和所述间歇采样信号的自相关结果，确定雷达抗间歇采样转发干扰的程度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述雷达回波信号，构建间歇采样信号，包括：
获取所述雷达回波信号的自相关表达式；
根据所述自相关表达式确定所述雷达回波信号是否具有周期性和不连续性；
若是，则根据所述复包络表达式和间歇采样的脉冲表达式，得到间歇采样信号。
7.一种雷达抗间歇采样转发干扰装置，其特征在于，所述装置包括：
码构建模块，用于基于正交频分复用技术，构建多个子载波，以及所述子载波对应的相位编码，根据所述子载波和所述相位编码，构建多载波相位编码雷达信号；
编码模块，用于根据预先生成的混沌时间序列，对所述多载波相位编码雷达信号的时域和频域进行编码，得到待发射雷达信号；
发射模块，用于发射所述待发射雷达信号以对抗间歇采样转发干扰。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述编码模块还用于根据预先生成的混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的时域上对每个码元进行编码；根据所述混沌时间序列，在所述多载波相位编码雷达信号的频域上对每个所述子载波进行编码。
9.一种雷达设备，包括存储器、处理器和收发模块，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种雷达可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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