CN112363123A - 基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，用于解决现有的间歇采样类干扰方法不能产生导前干扰，假目标总是滞后于真目标，干扰信号容易被识别并剔除的问题，方法步骤如下：第一步：间歇采样，高保真地间歇性地采样一小段雷达脉冲信号；第二步：脉内参数和脉间参数估计，高精度估计雷达的脉内参数和脉间参数；第三步：匹配处理，将估计的雷达脉内和脉间参数与脉冲样本图进行相关匹配处理；第四步：预测导前干扰，计算干扰信号时间导前量，根据匹配的雷达脉冲样本图，预测调制转发的导前干扰信号；第五步：调制转发，计算相应的干扰参数，对导前干扰信号进行调制转发，实现导前假目标干扰。

Description

基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法

技术领域

本发明涉及雷达干扰技术领域，具体为基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法。

背景技术

脉冲压缩雷达采用脉冲压缩处理技术，具有良好的抗干扰特性，传统的射频噪声干扰、随机脉冲干扰等非相干干扰的干扰效果较差，对其干扰方法主要以相干干扰为主。

对脉冲压缩雷达的相干干扰，当前主要采用采样转发干扰技术，也就是利用数字射频存储器(DRFM)高保真的截获、存储、直接转发或调制转发雷达信号来实现，一般包括全脉冲采样转发、短脉冲采样循环转发和间歇采样转发三种工作方式。全脉冲采样转发干扰是将采样的整个脉冲信号存储，再全部进行转发,该工作方式可以产生一个逼真假目标，相干性极高，由于假目标滞后一个采样脉冲宽度，利用脉冲前沿跟踪技术，假目标很容易被分辨；短脉冲采样循环转发干扰只采样雷达脉冲始端的一小段，然后对该信号进行多次重复转发，该方式干扰信号相干性变差，且仍存在假目标滞后问题；间歇采样转发干扰高保真地采样一小段脉冲信号并调制转发，然后再采样、调制转发，采样转发分时交替工作,由于干扰信号是接收信号的多次局部抽样，所以具有较强的相干性。

这三种采样转发干扰方法的主要缺陷是：对于多普勒不敏感的雷达信号，如线性调频信号，可以通过移频技术产生导前干扰(如文献2：刘建成,王雪松,刘忠等，对线性调频脉压雷达的导前假目标群干扰，电子与信息学报,2008年06期)；但对于多普勒敏感的雷达信号，如非线性调频、相位编码以及步进跳频相位编码信号等，这些干扰均不能产生位置导前的干扰信号，由于干扰假目标总是滞后于真目标，因此干扰信号容易被识别并剔除。

文献1(张鹏程、王杰贵，基于DRFM的间歇采样预测转发干扰分析，系统工程与电子技术，2015年01期)针对序列码相位编码雷达信号，提出了一种间歇采样预测转发干扰方法，该方法根据相位编码特点进行码元预测，实现导前干扰。这种方法只针对特定的序列码相位编码雷达，对其它雷达信号没有普适性。

为了克服对脉冲压缩雷达采样转发干扰难以产生导前干扰的缺陷，满足实际应用的需要，必须寻求能够产生位置导前的雷达干扰方法，我们提出了一种基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了用于解决现有的间歇采样类干扰方法不能产生导前干扰，假目标总是滞后于真目标，干扰信号容易被识别并剔除的问题，而提出基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法基于雷达脉冲样本图，在间歇采样的基础上，通过脉内参数和脉间参数与脉冲样本图的匹配处理，结合所需假目标的位置参数，通过干扰参数计算、预测和调制转发，产生导前和滞后位置可控的多假目标干扰。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：间歇采样，干扰机利用数字射频存储器，高保真地间歇性采样一小段雷达脉冲信号；

步骤二：脉内参数和脉间参数估计，基于间歇采样信号，利用数字信号处理技术，高精度估计雷达的脉内参数和脉间参数；

步骤三：匹配处理，将估计的脉内参数和脉间参数与雷达脉冲样本图进行相关匹配处理；

步骤四：预测导前干扰，对于位置导前的假目标干扰，根据需要形成的假目标位置导前量，计算干扰信号时间导前量，然后根据匹配的雷达脉冲样本图和时间导前量，预测调制转发的导前干扰信号；

步骤五：调制转发，根据所需产生假目标的各种参数，计算相应的干扰参数，结合导前干扰的时间导前量，对导前干扰信号进行调制转发，实现导前假目标干扰。

优选的，步骤一中所述的间歇采样具体过程为：

首先建立信号模型，干扰机接收到的雷达信号为：

其中N为脉内跳频数，对于伪随机二相编码信号来说，

S12：间歇采样信号是一矩形脉冲抽样序列，记为p(t)，表示为：

其中τ为采样脉宽，T_s为采样周期；

间歇采样表示为：x_s(t)＝x(t)p(t)。

优选的，步骤二中所述脉内参数估计的估计过程为：首先估计脉内特征类型，判断是单载频、线性调频、非线性调频、相位编码、频率编码；然后具体估计脉内参数具体数值，数值包括信号载频范围、调频斜率、相位编码类型和频率编码值；脉间参数估计的估计过程为：首先估计脉冲骨架周期，然后估计一个骨架周期内的各特征参数的类型和数值，包括载频变化类型和数值、脉冲重复间隔变化类型和数值以及脉宽变化类型和数值。

优选的，步骤三中所述匹配处理的过程为：首先将上一步提取的脉内参数与雷达脉内参数样本图进行匹配处理，然后将脉间参数与雷达脉间参数样本图进行匹配处理；脉内参数匹配处理为：首先读取数据库中的脉内参数样本图以及基于当前侦察数据提取的脉内参数样本图，作为匹配样本库，然后将脉内参数估计的结果，即脉内特征类型和脉内参数具体数值，与匹配样本库进行相关匹配，从而确定当前采样数据与哪一部或哪几部雷达脉内特征相同或相近。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于间歇采样与雷达脉冲样本图匹配处理，预测导前干扰信号，最终产生导前和滞后位置可控的多假目标干扰。避免了间歇采样类干扰方法假目标总是滞后于真目标，干扰信号容易被识别并剔除的问题，提高了干扰效果。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的间歇采样转发干扰示意图；

图2为本发明的基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰流程图；

图3为本发明的间歇采样转发干扰效果图；

图4为本发明的基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰效果图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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1-4所示，基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，对于多普勒敏感的雷达信号，如非线性调频、相位编码以及步进跳频相位编码信号等，本发明提出一种基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，基具体步骤分为以下五步：

第一步：间歇采样，干扰机利用数字射频存储器，高保真地间歇性地采样一小段雷达脉冲信号；

步进跳频相位编码雷达信号为例，间歇采样原理如下：

首先建立信号模型，干扰机接收到的雷达信号如下：

其中N为脉内跳频数，对于伪随机二相编码信号来说，

间歇采样信号是一矩形脉冲抽样序列，记为p(t)，可表示为：

其中τ为采样脉宽，T_s为采样周期；

间歇采样过程为：

x_s(t)＝x(t)p(t)

第二步：脉内参数和脉间参数估计，基于间歇采样信号，利用数字信号处理技术，高精度估计雷达的脉内参数和脉间参数；

脉内参数估计：首先估计脉内特征类型，判断是单载频、线性调频、非线性调频，还是相位编码、频率编码等，然后具体估计脉内参数具体数值，如信号载频范围、调频斜率、相位编码类型、频率编码值等；

脉间参数估计：首先估计脉冲骨架周期，然后估计一个骨架周期内的各特征参数的类型和数值，如载频变化类型和数值、脉冲重复间隔变化类型和数值、脉宽变化类型和数值等；

第三步：匹配处理，将估计的脉内参数和脉间参数与雷达脉冲样本图进行相关匹配处理；

匹配处理首先将上一步提取的脉内参数与雷达脉内参数样本图进行匹配处理，然后将脉间参数与雷达脉间参数样本图进行匹配处理；

脉内参数匹配处理：首先读取数据库中的脉内参数样本图，以及基于当前侦察数据提取的脉内参数样本图，作为匹配样本库，然后将脉内参数估计的结果，也就是脉内特征类型和脉内参数具体数值，与匹配样本库进行相关匹配，从而确定当前采样数据与哪一部或哪几部雷达脉内特征相同或相近；

脉间参数匹配处理：首先读取数据库中的脉间参数样本图，以及基于当前侦察数据提取的脉间参数样本图，作为匹配样本库，然后将脉间参数估计的结果，也就是脉冲骨架周期、脉间参数特征类型和数值，与匹配样本库进行相关匹配，根据匹配度大小，最终确定当前脉冲数据与哪一部雷达的脉冲数据最相近；

第四步：预测导前干扰，对于位置导前的假目标干扰，根据需要形成的假目标位置导前量，计算干扰信号时间导前量，然后根据上一步匹配的雷达脉冲样本图和时间导前量，预测调制转发的导前干扰信号；

第五步：调制转发，根据所需产生假目标的各种参数，计算相应的干扰参数，结合导前干扰的时间导前量，对导前干扰信号进行调制转发，实现导前假目标干扰；

对比实验：设干扰对象为步进跳频相位编码雷达，信号四个频点分别为3145、3165、3155、3175MHz；脉宽为51μs，四个子脉冲等宽，脉内相位为伪随机四相编码，间歇采样周期为6.4μs，采样脉宽为1.3μs，信道噪声为高斯白噪声，图3给出了间歇采样干扰效果，图4为基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰效果；

图3和图4的结果表明，对于步进跳频相位编码雷达，间歇采样干扰无法产生导前假目标干扰，而基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰可以产生导前和滞后位置可控的多假目标干扰；

(一)雷达脉冲样本图

1)雷达脉冲样本图的概念

雷达脉冲样本图是对雷达某一工作模式下的脉冲流特征的一种描述；

通常情况下，雷达在某种工作模式下发射的脉冲流是周期性变化的，对于每个脉冲都相同的简单雷达脉冲信号，其变化周期就是一个脉冲重复周期，对于脉冲参数周期性规则变化的雷达，如重频参差雷达信号，其变化周期就是一个骨架周期；

选取一个周期的子脉冲串作为样本模板，雷达脉冲样本图就是对这个样本模板的参数及其变化规律的精确描述；

雷达脉冲样本图包括雷达脉间参数样本图和脉内参数样本图；

(1)雷达脉间参数样本图

雷达脉冲流可以表示为一个具有多维参数的序列；假设雷达信号单个脉冲包含K个特征参数(如载频f、脉冲重复间隔T、脉宽τ等)，利用这K个参数可以形成单个雷达脉冲的特征矢量；即第i个脉冲可以表示为：

Y_i＝(x₁,x₂,…,x_K)

其中x_k为各特征参数的取值，同前所述，为了描述的统一性，这里都用一个数值区间来表示，即x_k＝[x_k1,x_k2]；

雷达在某工作模式下发射的一串脉冲就可以表示为：

P＝(Y₁,Y₂,…)

通常情况下，该脉冲流是周期性变化的，我们从中选取一个周期的子脉冲列，作为该雷达第i个工作模式的雷达脉冲样本模板；

雷达脉间参数样本图就是对这个样本模板的脉间参数及其变化规律的精确描述；

为了简化样本图数据，将单个周期子脉冲列中参数相同的相邻脉冲进行合并，并记录参数相同脉冲的数量，这样就得到该工作模式下的雷达脉间参数样本图，表示如下：

P_i＝(Y₁,Y₂,…,Y_M；n₁,n₂,…,n_M)

其中n_m表示脉冲Y_m的数量，特别说明的是，对于随机脉冲，我们采用“0”来描述脉冲个数；若把各参数的数值区间或取值矢量代入上式，就可以得到雷达脉脉间参数样本图的具体描述如下：

从雷达信号脉间参数样本图的模型可以看出，它把雷达脉冲特征参数的变化规律描述得更精细，更完整；

(2)雷达脉内参数样本图

雷达脉内参数样本图是对雷达单个脉冲的脉内参数及其变化规律的精确描述；

雷达脉内参数特征的类型通常有：单载频、线性调频、非线性调频、相位编码等，雷达脉内参数样本图的取值不是用一个数值区间来表示，而通常用一个矢量来表示；例如：对于脉内线性调频信号，其参数值用一个矢量x＝[f₁,f₂,k]来表示，其中：f₁,f₂,k分别表示起始频率、终止频率和调频斜率；对于相位编码信号，其参数值就用编码矢量来表示；

2)雷达脉冲样本图的获取

雷达脉冲样本图的获取有两种途径：第一种，从数据库中读取，数据库中的雷达脉冲样本图数据依靠平时侦察或情报数据进行积累；第二种，基于当前侦察采样数据提取，这种方法是针对数据库中没有当前雷达脉冲样本图的情况，就根据当前接收机侦察到的脉冲数据和采样数据，进行实时提取；

于多普勒敏感的雷达信号，如非线性调频、相位编码以及步进跳频相位编码信号等，间歇采样类干扰方法均不能产生位置导前的干扰信号。

本发明在使用时，基于间歇采样与雷达脉冲样本图匹配处理，预测导前干扰信号，最终产生导前和滞后位置可控的多假目标干扰。避免了间歇采样类干扰方法假目标总是滞后于真目标，干扰信号容易被识别并剔除的问题，提高了干扰效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：间歇采样，干扰机利用数字射频存储器，高保真地间歇性采样一小段雷达脉冲信号；

步骤二：脉内参数和脉间参数估计，基于间歇采样信号，利用数字信号处理技术，高精度估计雷达的脉内参数和脉间参数；

步骤三：匹配处理，将估计的脉内参数和脉间参数与雷达脉冲样本图进行相关匹配处理；

步骤四：预测导前干扰，对于位置导前的假目标干扰，根据需要形成的假目标位置导前量，计算干扰信号时间导前量，然后根据匹配的雷达脉冲样本图和时间导前量，预测调制转发的导前干扰信号；

步骤五：调制转发，根据所需产生假目标的各种参数，计算相应的干扰参数，结合导前干扰的时间导前量，对导前干扰信号进行调制转发，实现导前假目标干扰。

2.根据权利要求1所述的基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，其特征在于，步骤一中所述的间歇采样具体过程为：

首先建立信号模型，干扰机接收到的雷达信号为：

其中N为脉内跳频数，对于伪随机二相编码信号来说，

S12：间歇采样信号是一矩形脉冲抽样序列，记为p(t)，表示为：

其中τ为采样脉宽，T_s为采样周期；

间歇采样表示为：x_s(t)＝x(t)p(t)。

3.根据权利要求1所述的基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，其特征在于，步骤二中所述脉内参数估计的估计过程为：首先估计脉内特征类型，判断是单载频、线性调频、非线性调频、相位编码、频率编码；然后具体估计脉内参数具体数值，数值包括信号载频范围、调频斜率、相位编码类型和频率编码值；脉间参数估计的估计过程为：首先估计脉冲骨架周期，然后估计一个骨架周期内的各特征参数的类型和数值，包括载频变化类型和数值、脉冲重复间隔变化类型和数值以及脉宽变化类型和数值。

4.根据权利要求1所述的基于雷达脉冲样本图的预测转发干扰方法，其特征在于，步骤三中所述匹配处理的过程为：首先将上一步提取的脉内参数与雷达脉内参数样本图进行匹配处理，然后将脉间参数与雷达脉间参数样本图进行匹配处理；脉内参数匹配处理为：首先读取数据库中的脉内参数样本图以及基于当前侦察数据提取的脉内参数样本图，作为匹配样本库，然后将脉内参数估计的结果，即脉内特征类型和脉内参数具体数值，与匹配样本库进行相关匹配，从而确定当前采样数据与哪一部或哪几部雷达脉内特征相同或相近。

Images