CN112346019B - 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法 - Google Patents

噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112346019B
CN112346019B CN202010953816.1A CN202010953816A CN112346019B CN 112346019 B CN112346019 B CN 112346019B CN 202010953816 A CN202010953816 A CN 202010953816A CN 112346019 B CN112346019 B CN 112346019B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
waveform
random
noise
mimicry
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.)
Active
Application number
CN202010953816.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112346019A (zh
Inventor
刘方正
曾瑞琪
韩振中
潘继飞
王杰贵
唐希雯
武东明
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.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
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 National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202010953816.1A priority Critical patent/CN112346019B/zh
Publication of CN112346019A publication Critical patent/CN112346019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112346019B publication Critical patent/CN112346019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • 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

本发明公开噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法,发明分为两部分，第一部分为低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形，包括以下步骤：以一定采样率产生恒包络波形序列作为低峰均比拟态噪声脉冲波形序列模板，按照采样长度产生随机相位序列，将随机相位序列映射到恒包络波形序列从而生成低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形。第二部分为针对多个随机拟态噪声脉冲波形的低旁瓣脉冲压缩相参积累处理算法，包括以下步骤：接收信号下变频采样后的各个回波脉冲与对应的脉冲压缩匹配副本进行脉冲压缩，各个回波脉冲的脉冲压缩结果相参处理获得主瓣增益。

Description

噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法
技术领域
本发明属于雷达波形设计技术领域，涉及到噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法。
背景技术
雷达波形的射频隐身设计是雷达和雷达对抗领域的关键技术，噪声雷达波形设计是雷达波形射频隐身设计中的重要内容，利用随机噪声探测目标是对抗敌方电子对抗雷达信号侦察、提高我方雷达作战性能和战场生存能力的有效途径。利用随机噪声作为雷达探测波形有两大难点问题，其一是随机噪声峰均比较高且难以控制，其二是随机噪声经过脉冲压缩处理后旁瓣过高、压缩处理增益较小。
为了使用噪声波形作为探测波形以达到低截获的目的，国内外从20世纪60年代至今做了大量研究。20世纪60年代末期，美国Purdue大学电机工程学院研制了一部最早的随机噪声试验型雷达。20世纪70年代，美国Minnesota大学的Kaveh教授开始将随机信号应用在脉冲体制的雷达中。随着电子器件的发展，数字雷达与数字脉冲压缩处理成为现代雷达的主流。受ADC器件和放大器等射频器件的动态范围限制，雷达波形必须满足低峰均比要求，不能完全由随机噪声充当；同时抑制脉冲压缩后的旁瓣也成为噪声雷达研究的核心难题。噪声雷达波形研究来到了低峰均比拟态噪声波形和其脉冲压缩处理算法的时代。近年来，噪声波形领域比较由代表性的研究是JLiang和李秀友从波形迭代优化的角度，以恒模随机相位波形的随机相位为变量，以单脉冲压缩旁瓣的引申量品质因素(MF)(波形自相关函数主瓣能量和两侧副瓣能量和之比)为目标函数，对噪声波形进行的研究。两人的研究都获得了具有低旁瓣、低峰均比的恒模随机相位波形，但方法都包含了大量的迭代计算，且大大约束了波形相位的随机性。同时J.Liang的研究指出波形的脉冲压缩旁瓣和频域平坦度有关，普遍规律是波形的频域越平坦，脉冲压缩旁瓣越低；而波形频域的平坦度和波形时域峰均比有关，普遍规律是波形频域越平坦，时域峰均比越大，因此从波形单脉冲压缩旁瓣的角度优化波形需要在波形的峰均比和脉冲压缩旁瓣上折衷。
发明内容
本发明提出噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，该拟态噪声波形具有低峰均比特性、时频域呈噪声状分布、有良好的射频隐身性能，其信号处理采用先单个脉冲压缩，后多脉冲相参处理的方法抑制旁瓣，避开了单脉冲压缩旁瓣优化的方法，使得波形受到的约束小、随机性强。本发明提出的波形产生和信号处理方法能够在保持雷达波形探测特性的同时，使波形具有反电子对抗侦察的射频隐身性能，能够有效提高雷达作战性能和战场生存能力。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，包括以下步骤：
S1、利用满足奈奎斯特采样定理的采样率采样恒包络波形获得恒包络波形序列作为样本；
S2、通过随机改变样本恒包络波形序列相位的方法得到低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列；
S3、低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列通过数模转换、滤波、上变频、滤波后形成低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲，用作探测目标的位置；
S4、低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲经目标反射后形成随机拟态噪声回波脉冲，经过接受系统滤波、下变频、滤波、采样后形成随机拟态噪声回波脉冲序列；
S5、随机拟态噪声回波脉冲序列与对应的匹配序列进行脉冲压缩处理获得随机拟态噪声单脉冲压缩结果；
S6、多个单随机拟态噪声脉冲压缩结果进行相参积累，实现主瓣积累，旁瓣抑制。
进一步地，步骤S1中的恒包络波形指代包络恒定的低峰均比调制波形；具体包括正弦波形和线性调频波形。
进一步地，步骤S2中的随机改变样本恒包络波形序列相位是指重新随机排列恒包络波形序列的相位，排列为随机的，得到的波形频域呈噪声状；
且一个脉冲进行一次相位随机排列，以恒包络序列为样本，重新随机排列相位不改变时域峰均比特性，得到的波形时域仍呈恒包络低峰均比特性。
进一步地，步骤S5中对应的匹配序列是指每个低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列，每个回波脉冲序列的匹配序列皆不同且一一对应。
进一步地，步骤S6进行相参积累主要方法为，将多个经过脉冲压缩后的结果进行积累使得旁瓣的积累小于主瓣的积累，从而抑制旁瓣。
有益效果：
本发明通过该拟态噪声波形具有低峰均比特性、时频域呈噪声状分布、有良好的射频隐身性能，其信号处理采用先单个脉冲压缩，后多脉冲相参处理的方法抑制旁瓣，避开了单脉冲压缩旁瓣优化的方法，使得波形受到的约束小、随机性强。本发明提出的波形产生和信号处理方法能够在保持雷达波形探测特性的同时，使波形具有反电子对抗侦察的射频隐身性能，能够有效提高雷达作战性能和战场生存能力。
本发明提供的低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形，通过对峰均比为3dB的恒包络波形序列的相位进行随机调整的方法生成了具有相同峰均比为3dB的低峰均比随机拟态噪声波形；提供的接收回波低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法通过采取各个脉冲先压缩积累出主瓣能量后相参积累的方法，结合各个脉冲相位的随机性，得到了低旁瓣脉冲压缩结果。该方法提出的随机拟态噪声雷达脉冲波形具有较强的反侦察特性，极大地降低了我方雷达信号被敌方侦察识别分析对抗的概率，提高了我方雷达的射频隐身性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形产生和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理流程图；
图2为本发明实施例提供的低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列时频域图；
图3为本发明实施例提供的随机拟态噪声回波脉冲序列时频域图；
图4为本发明实施例提供的单脉冲压缩图；
图5为本发明实施例提供的多脉冲压缩相参积累旁瓣抑制图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，包括以下步骤：
S1、假定雷达系统时序要求脉冲波形时宽为τ，探测精度要求带宽为B，则以一任意时宽为τ、频率为f0＜B的恒模波形为样本，以fs＝2B的采样率对恒模波形进行采样，得到长度为Ns＝τ·2B的样本序列。这里以余弦波形为例，则样本序列s0(n)可表示为：
Figure BDA0002677920590000051
S2、产生长度为Ns的将从1到Ns的所有正整数随机排列的随机相位序列，序列可表述为
Figure BDA0002677920590000052
根据排列原理可知Ψ有Np＝Ns×(Ns-1)×(Ns-2)×…×2×1种不重复的排列方式。根据设定好的积累脉冲数L(L＜＜Np)，选取L个不重复的排列方式，第k个排列方式可表述为
Figure BDA0002677920590000053
且保证L排列方式里任意两个排列方式中的任意序列满足
Figure BDA0002677920590000054
S3、进行随机相位映射，生成低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列。则第k个脉冲波形序列可表示为：
Figure BDA0002677920590000055
S4、低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列通过采样率为fs的ADC完成数模转换，再通过滤波、变频、滤波、放大后得到低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲由天线发出。
S5、低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲经目标反射后形成随机拟态噪声回波脉冲，经过接收系统滤波、下变频、滤波、采样后形成随机拟态噪声回波脉冲序列。第k个随机拟态噪声回波脉冲序列可表示为：
Figure BDA0002677920590000061
式中n0(n)为高斯白噪声经过滤波变频采样后的序列。
S6、对每个随机拟态噪声回波脉冲序列分别以对应的副本进行脉冲压缩处理，处理的结果可表示为：
Figure BDA0002677920590000062
式中
Figure BDA0002677920590000063
为sk(n)的自相关函数，
Figure BDA0002677920590000064
为sk(n)与n0(n)的互相关函数。
S7、将L个脉冲压缩结果相加完成相参积累抑制旁瓣，结果为η(τ)可表示为：
Figure BDA0002677920590000065
噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，该拟态噪声波形具有低峰均比特性、时频域呈噪声状分布、有良好的射频隐身性能，其信号处理采用先单个脉冲压缩，后多脉冲相参处理的方法抑制旁瓣，避开了单脉冲压缩旁瓣优化的方法，使得波形受到的约束小、随机性强。本发明提出的波形产生和信号处理方法能够在保持雷达波形探测特性的同时，使波形具有反电子对抗侦察的射频隐身性能，能够有效提高雷达作战性能和战场生存能力。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用满足奈奎斯特采样定理的采样率采样恒包络波形获得恒包络波形序列作为样本；
S2、通过随机改变样本恒包络波形序列相位的方法得到低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列；
S3、低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列通过数模转换、滤波、上变频、滤波后形成低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲，用作探测目标的位置；
S4、低峰均比随机拟态噪声雷达射频脉冲经目标反射后形成随机拟态噪声回波脉冲，经过接受系统滤波、下变频、滤波、采样后形成随机拟态噪声回波脉冲序列；
S5、随机拟态噪声回波脉冲序列与对应的匹配序列进行脉冲压缩处理获得随机拟态噪声单脉冲压缩结果；
S6、多个单随机拟态噪声脉冲压缩结果进行相参积累，实现主瓣积累，旁瓣抑制。
2.根据权利要求1所述的噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，其特征在于：步骤S1中的恒包络波形指代包络恒定的低峰均比调制波形；具体包括正弦波形和线性调频波形。
3.根据权利要求1所述的噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，其特征在于：步骤S2中的随机改变样本恒包络波形序列相位是指重新随机排列恒包络波形序列的相位，排列为随机的，得到的波形频域呈噪声状；
且一个脉冲进行一次相位随机排列，以恒包络序列为样本，重新随机排列相位不改变时域峰均比特性，得到的波形时域仍呈恒包络低峰均比特性。
4.根据权利要求1所述的噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，其特征在于：步骤S5中对应的匹配序列是指每个低峰均比随机拟态噪声雷达脉冲波形序列，每个回波脉冲序列的匹配序列皆不同且一一对应。
5.根据权利要求1所述的噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法，其特征在于：步骤S6进行相参积累主要方法为，将多个经过脉冲压缩后的结果进行积累使得旁瓣的积累小于主瓣的积累，从而抑制旁瓣。
CN202010953816.1A 2020-09-11 2020-09-11 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法 Active CN112346019B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010953816.1A CN112346019B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010953816.1A CN112346019B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112346019A CN112346019A (zh) 2021-02-09
CN112346019B true CN112346019B (zh) 2023-05-16

Family

ID=74358121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010953816.1A Active CN112346019B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112346019B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113376601B (zh) * 2021-05-10 2022-11-01 西安电子科技大学 基于clean算法的捷变频雷达旁瓣抑制方法
CN115062476A (zh) * 2022-06-20 2022-09-16 西北核技术研究所 一种评价电磁脉冲波形偏离目标波形程度的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998657A (zh) * 2012-11-27 2013-03-27 西安电子科技大学 基于随机空时编码的集中式mimo雷达旁瓣压缩方法
CN107872279A (zh) * 2017-11-10 2018-04-03 西安电子科技大学 基于正交频率分解的雷达通信共享信号设计方法
CN108414995A (zh) * 2018-03-12 2018-08-17 中国人民解放军国防科技大学 一种基于高斯牛顿滤波的非线性模型下目标跟踪方法
CN108768446A (zh) * 2018-05-30 2018-11-06 西安电子科技大学 低截获雷达通信一体化系统的信号波形设计方法
CN111090080A (zh) * 2019-12-03 2020-05-01 西安电子科技大学 基于空时编码阵列的超宽带雷达单通道数字波束形成方法
CN111273235A (zh) * 2019-12-25 2020-06-12 北京无线电测量研究所 一种正交多相编码波形获取方法、装置及电子设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998657A (zh) * 2012-11-27 2013-03-27 西安电子科技大学 基于随机空时编码的集中式mimo雷达旁瓣压缩方法
CN107872279A (zh) * 2017-11-10 2018-04-03 西安电子科技大学 基于正交频率分解的雷达通信共享信号设计方法
CN108414995A (zh) * 2018-03-12 2018-08-17 中国人民解放军国防科技大学 一种基于高斯牛顿滤波的非线性模型下目标跟踪方法
CN108768446A (zh) * 2018-05-30 2018-11-06 西安电子科技大学 低截获雷达通信一体化系统的信号波形设计方法
CN111090080A (zh) * 2019-12-03 2020-05-01 西安电子科技大学 基于空时编码阵列的超宽带雷达单通道数字波束形成方法
CN111273235A (zh) * 2019-12-25 2020-06-12 北京无线电测量研究所 一种正交多相编码波形获取方法、装置及电子设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Reduction of Peak-to-Average Power Ratio in MIMO-OFDM System Based on the Copy Theory;Xian Jinlong et al.;《2009 International Conference on Networks Security, Wireless Communications and Trusted Computing》;第751-754页 *
低峰均比OFDM雷达信号的收发系统设计;赵晖 等;《现代雷达》;第41卷(第1期);第73-79页 *
雷达通信一体化的六种主要技术体制;曾瑞琪 等;《现代雷达》;第41卷(第2期);第10-14页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112346019A (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112346019B (zh) 噪声雷达脉冲波形和低旁瓣脉冲压缩相参积累处理方法
Gupta et al. Feature extraction of intra-pulse modulated LPI waveforms using STFT
CN106772224A (zh) 一种采用时频分析的l型阵列二维波达方向估计算法
CN108931766B (zh) 一种基于稀疏重构的非均匀stap干扰目标滤除方法
CN110174650B (zh) 基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法
CN112881982B (zh) 一种捷变频雷达抑制密集转发干扰方法
CN113721216B (zh) 一种捷变相参雷达的目标检测波形优化与处理方法
CN112068081B (zh) 基于循环前缀的ofdm频率捷变发射信号设计方法
Sun et al. A novel weighted mismatched filter for reducing range sidelobes
CN110133580A (zh) 一种随机共振增强的声矢量信号定向方法
CN113655447A (zh) 一种用于雷达通信一体化的时间调制阵列边带抑制波束控制方法
Grajal et al. Analysis and characterization of a monobit receiver for electronic warfare
CN110146851B (zh) 一种基于数字统计特性分析改善雷达回波信噪比的方法
Huang et al. Robust detection and motion parameter estimation for weak maneuvering target in the alpha-stable noise environment
CN110196407B (zh) 一种基于频率预估的单矢量水听器信号来波方向估计方法
CN108196241A (zh) 一种基于Hough变换的高速动目标速度估计方法
Sun et al. Folded clutter suppression for pulse-doppler radar based on pulse-agile waveforms
CN109061599B (zh) 一种基于循环平稳和对称先验知识的stap方法
CN112731304A (zh) 一种基于方位角度域滤波的弧形阵列雷达杂波抑制方法
CN114563760B (zh) 一种基于sca阵型的二阶超波束形成方法、设备及介质
Demissie et al. High-resolution range-Doppler processing by coherent block-sparse estimation
CN113176565B (zh) 多通道sar距离模糊抑制方法和装置
Gladkova Zak transform and a new approach to waveform design
CN113514798A (zh) 基于傅里叶梅林变换的宽带非线性调频信号时差/尺度差估计方法
CN113238220A (zh) 基于scan算法的mimo雷达正交相位编码设计方法

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