CN112346020B - 雷达抗同频干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及雷达抗同频干扰方法，首先，通过调整LFM调频斜率与对应的脉冲压缩滤波器，使同频干扰信号处于脉压失配状态，且经过脉压滤波器处理后同频干扰信号变得杂乱；然后，通过恒虚警检测滤除同频干扰，只保留目标回波信号。本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

雷达抗同频干扰方法
技术领域
本发明涉及雷达抗同频干扰方法。
背景技术
同频干扰本来是不同平台上同型号雷达间的互扰现象，随着电子对抗技术的发展同频干扰逐渐成为一种有效的干扰方法，在雷达工作过程中经常受到有意施加的同频干扰。同频干扰同时具备压制干扰和欺骗干扰的特点，同频干扰在雷达每个脉冲重复周期内产生大量的脉冲信号，可以造成雷达接收机饱和起到压制干扰的作用，同时也可以通过脉冲信号产生假目标造成虚警，达到欺骗干扰的效果。
根据脉冲重复周期的差异，同频干扰主要分为同频同步干扰和同频异步干扰两种类型。当干扰源与雷达的脉冲重复频率相同或成倍数关系时，表现为同频同步干扰，反之不成倍数关系或处于工作参差状态时，则为同频异步干扰。同频异步干扰较同频同步干扰更为常见，在进行抗干扰处理时，通常也是先将同步干扰转变为异步干扰，在进行相关抗干扰处理。主要抗同频干扰方式有目前对抗同频干扰的方式通常有多PRT脉冲积累和脉宽鉴别法两种。这两种方法都存在不足。多PRT脉冲积累不能对抗同频同步干扰，而脉冲鉴别对回波波形变化敏感，一旦回波波形被目标调制可能输出错误的结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种雷达抗同频干扰方法。本专利将实现利用改变线性调频信号的波形实现抗同频干扰的目的，当线性调频信号波形和对应的脉压滤波器发生改变时，干扰信号将不满足匹配滤波状态，其信号形式将与目标信号存在较大的差别，可以利用这种差别抑制同频干扰并鉴别出有用的目标信号。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种雷达抗同频干扰方法，首先，通过调整LFM调频斜率与对应的脉冲压缩滤波器，使同频干扰信号处于脉压失配状态，且经过脉冲处理后同频干扰信号变得杂乱；然后，通过恒虚警检测滤除同频干扰，只保留目标回波信号。
该方法具体包括以下步骤；
步骤一，采用线性调频信号调整调频斜率，其数学表达式为：
Figure GDA0003597372390000021
式中，
Figure GDA0003597372390000022
为矩形信号，fc为载频，T为脉冲宽度，
Figure GDA0003597372390000023
为线性调频信号的调频斜率，B是信号带宽；
步骤二，当雷达收到同频干扰时，干扰信号和目标信号经过脉冲压缩后的输出波形一致，则在公式(1)中信号的参数设置为：脉冲宽度T＝5μs，带宽B＝4MHz，调频斜率
Figure GDA0003597372390000024
脉冲压缩输出；
步骤三，改变线性调频信号的调频斜率：设原始的调频斜率为K值，改变之后为Kd，使得调整后的调频斜率Kd满足1.5K＜Kd＜10K或者0.2K＜Kd＜0.7K，即线性调频新信号形式如式(2)；
Figure GDA0003597372390000025
步骤四，改变脉冲压缩匹配滤波器并进行压缩处理；首先，调整线性调频脉冲压缩信号的脉压滤波器，使之与式(2)的LFM新信号匹配，其中，新脉冲压缩滤波，其冲击响应函数如式(3)所示；
Figure GDA0003597372390000031
然后，将混有同频干扰和目标信号送入式(3)的脉压滤波器进行脉冲压缩处理，其中，同频干扰信号的调频斜率为K，并与式(3)的脉压滤波失去匹配性，输出最终结果；
步骤五，恒虚警门限计算，首先，采用单元平均恒虚警检测，其检测门限的计算方法为公式(4)：
Figure GDA0003597372390000032
其中kCA为CFAR检测器的乘性因子；
Figure GDA0003597372390000033
和
Figure GDA0003597372390000034
分别为左右两边对应的参考单元平均强度；
步骤六，恒虚警门限检测，首先，将步骤四中脉冲输出的同频干扰与目标信号，利用步骤五得到恒虚警门限进行检测操作；然后，设定只输出超过门限的信号，并得到结果。
本发明的优点主要是：在保证雷达测距分辨率的同时，滤除了同频干扰信号，并且可以同时对抗同频同步干扰和同频异步干扰，还对回波波形失真具有较强的鲁棒性。。
附图说明
图1是本发明的LFM信号受到同频干扰后的脉冲压缩输出。
图2是本发明的调频斜率Kd＝0.6K的波形结构示意图1。
图3是本发明的恒虚警检测示意图。
图4是本发明的调频斜率Kd＝0.6K的波形图2。
具体实施方式
如图1-4所示，雷达抗同频干扰方法包括以下步骤；
步骤一，采用线性调频信号(LFM)调整调频斜率
线性调频信号的相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比，从而能提高距离和速度上的精度，所以线性调频信号是雷达常用的一种大时宽带宽积信号。线性调频信号(LFM信号)也称为Chirp信号，其数学表达式为：
Figure GDA0003597372390000041
式中，
Figure GDA0003597372390000042
为矩形信号，fc为载频，T为脉冲宽度，
Figure GDA0003597372390000043
为线性调频信号的调频斜率，B是信号带宽；
步骤二，当雷达收到同频干扰时，干扰信号和目标信号经过脉冲压缩后的输出波形一致，则在公式(1)中信号的参数设置为：脉冲宽度T＝5μs，带宽B＝4MHz，调频斜率
Figure GDA0003597372390000044
时，脉冲压缩输出结果如图1所示，左边为干扰信号，右边为目标信号。
步骤三，为了区分出干扰和目标信号，改变LFM信号的调频斜率。设原始的调频斜率为K值，改变之后为Kd。使得调整后的调频斜率Kd满足1.5K＜Kd＜10K或者0.2K＜Kd＜0.7K。
即LFM新信号形式如式(2)。
Figure GDA0003597372390000051
步骤四，改变脉冲压缩匹配滤波器并进行压缩处理。调整线性调频脉冲压缩信号的脉压滤波器，使之与式(2)的LFM新信号匹配，新脉冲压缩滤波，其冲击响应函数如式(3)所示。
Figure GDA0003597372390000052
然后，将混有同频干扰和目标信号送入式(3)的滤波器进行脉冲压缩处理，此时由于同频干扰信号的调频斜率仍未改变，还是K，它将会与式(3)的脉压滤波失去匹配性，最终输出结果如图2所示，左边为干扰信号，右边为目标信号。从图2中可以看出，目标被正常脉冲压缩，而同频干扰信号因为脉压失配输出了一连串信号。
步骤五，恒虚警门限计算
图3给出一种左右各包括N个参考单元和1个保护单元的恒虛警检测器示意图。为了得到较高的发现概率，对于不同的杂波、背景噪声和干扰等影响，本专利采用单元平均(CA-CFAR)恒虚警检测，其检测门限的计算方法为公式(4)：
Figure GDA0003597372390000061
其中kCA为CFAR检测器的乘性因子；
Figure GDA0003597372390000062
和
Figure GDA0003597372390000063
分别为左右两边对应的参考单元平均强度。
步骤六，恒虚警门限检测
将步骤四中脉冲输出的同频干扰和目标信号(如图2)利用步骤五得到恒虚警门限进行检测操作，只输出超过门限的信号，得到的结果如图4所示。由图4可以看出，经过恒虚警门限检测同频干扰信号已经滤除，只留下了目标回波信号。
本发明对于存在同频干扰的LFM目标回波信号，先通过调整LFM调频斜率和对应的脉冲压缩滤波器，使同频干扰信号处于脉压失配状态，经过脉冲处理后同频干扰信号变得杂乱，然后通过恒虚警检测滤除同频干扰，只保留目标回波信号。
本发明通过改变LFM调频斜率和匹配脉压滤波器，将同频干扰处于失配状态，并将失配输出的同频干扰信号通过恒虚警检测滤除的方法；改变LFM调频斜率的设置范围，即Kd满足1.5K＜Kd＜10K或者0.2K＜Kd＜0.7K。

Claims (1)

1.一种雷达抗同频干扰方法，其特征在于：该方法首先，通过调整LFM调频斜率与对应的脉冲压缩滤波器，使同频干扰信号处于脉压失配状态，且经过脉冲处理后同频干扰信号变得杂乱；然后，通过恒虚警检测滤除同频干扰，只保留目标回波信号；
该方法具体包括以下步骤；
步骤一，采用线性调频信号调整调频斜率，其数学表达式为：
Figure FDA0003597372380000011
式中，
Figure FDA0003597372380000012
为矩形信号，fc为载频，T为脉冲宽度，
Figure FDA0003597372380000013
为线性调频信号的调频斜率，B是信号带宽；
步骤二，当雷达收到同频干扰时，干扰信号和目标信号经过脉冲压缩后的输出波形一致，则在公式(1)中信号的参数设置为：脉冲宽度T＝5μs，带宽B＝4MHz，调频斜率
Figure FDA0003597372380000014
脉冲压缩输出；
步骤三，改变线性调频信号的调频斜率：设原始的调频斜率为K值，改变之后为Kd，使得调整后的调频斜率Kd满足1.5K＜Kd＜10K或者0.2K＜Kd＜0.7K，即线性调频新信号形式如式(2)；
Figure FDA0003597372380000015
步骤四，改变脉冲压缩匹配滤波器并进行压缩处理；首先，调整线性调频脉冲压缩信号的脉压滤波器，使之与式(2)的LFM新信号匹配，其中，新脉冲压缩滤波，其冲击响应函数如式(3)所示；
Figure FDA0003597372380000021
然后，将混有同频干扰和目标信号送入式(3)的脉压滤波器进行脉冲压缩处理，其中，同频干扰信号的调频斜率为K，并与式(3)的脉压滤波失去匹配性，输出最终结果；
步骤五，恒虚警门限计算，首先，采用单元平均恒虚警检测，其检测门限的计算方法为公式(4)：
Figure FDA0003597372380000022
其中kCA为CFAR检测器的乘性因子；
Figure FDA0003597372380000023
和
Figure FDA0003597372380000024
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