CN113009420A - 一种切片转发干扰信号的处理方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切片转发干扰信号的处理方法、系统及存储介质，方法包括：获取目标回波信号，并通过相关积累处理提高目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定第一回波信号的脉冲沿信息，并根据脉冲沿信息提取出第一回波信号中的第一脉冲信号；确定第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据脉冲宽度识别出第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。本发明有效地滤除了切片转发式干扰对雷达信号处理的影响，保证了雷达系统在目标检测和成像上的准确性和稳健性，提高了雷达系统的抗干扰性能。本发明可广泛应用于雷达技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种切片转发干扰信号的处理方法、系统及存储介质。
背景技术
随着雷达技术在目标探测和成像方面的广泛应用，己方雷达希望通过雷达技术实现对目标物或目标场景的检测或成像，作为己方作战的情报信息，而敌方为了保护其敏感设备或区域，相应的干扰措施也随之而来，针对雷达应用的干扰技术严重限制了雷达的功能性能表现，其中对己方雷达威胁最大的就是具有相参特性的干扰方式。切片转发干扰方式就是一种典型的相参干扰技术，这种干扰方式具体表现为敌方雷达干扰机接收己方雷达发射信号，在系统硬件处理便捷及干扰特性强的基础上，对接收信号中的一部分进行存储、功率调制然后重新发射回己方雷达接收天线中，在己方雷达接收信号中形成真实目标回波信号和转发式干扰信号的混叠，在通过现有信号处理算法后切片转发式干扰信号会在雷达中形成有效的干扰散射点，导致雷达失去对真实目标的探测与成像能力，对己方雷达的有效使用具有明显的威胁，故对降低或消除切片转发式干扰对雷达回波的影响对雷达应用能力的提升具有重要意义。
在当前雷达应用环境下，为了提高雷达探测和成像的准确性和稳健性，许多抗干扰措施也随之而来，比较常见的有自适应空域滤波、匹配滤波检测等技术。自适应空域滤波是指当雷达在对某个方向上的目标或者区域进行观测时，雷达天线波束是指向该方向的，雷达信号从该方向上发射出去，当电磁波照射在目标上后经过散射返回雷达接收天线，那么其回波信号也是处在雷达波束主瓣照射区域内的，此时为了避免其他区域方向的干扰信号，雷达通过自适应地调整不同方向上接收到的雷达信号的波束增益，在能量域降低干扰信号的影响，进而保证雷达接收回波信号的纯净，但是该算法的弊端是无法避免在雷达波束主瓣区域发射来的干扰信号的影响，在实际雷达应用环境中，敏感区域附近往往会存在多个雷达干扰机来保护自身，故空域滤波的方式存在一定的局限性。另外，匹配滤波也是一种有效的回波信号检测与抗干扰方法，在雷达接收回波信号中，会存在大量的噪声和干扰信号，匹配滤波是通过利用与发射信号相同调制的波形信号与接收信号数据进行处理，以获得最大信噪比检测输出，也就能够将与发射信号相参的回波信号从复杂的回波数据中提取出来，该方法不仅能够在低信噪比条件下有效地检测信号，同样也能够从多种信号环境中检测到目标回波信号，且不受信号波束指向的限制，在当前雷达技术中具有广泛的应用场景。然而当面对切片转发式相参干扰技术时，由于干扰机所发射信号和雷达发射信号具有相同的波形调制特性，且干扰信号混叠在真实目标回波信号中，匹配滤波便不再具有真实目标回波检测和抗干扰的作用，此时匹配滤波结果将会把干扰信号误判为目标点，最终使这种干扰技术在雷达系统中形成虚假的目标点干扰。
由此可知，现有的回波信号检测与抗干扰技术并不能有效识别出回波信号中的切片转发干扰信号，从而影响了雷达系统在目标检测和成像上的准确性，降低了雷达系统的抗干扰性能。
术语解释：
恒虚警检测(Constant False Alarm Rate,CFAR)，是指雷达系统在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在的技术；
脉冲宽度(Pulse Width,PW)，是指雷达信号中脉冲持续的时间；
线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)，是一种大时宽带宽积信号。
发明内容
本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种切片转发干扰信号的处理方法，该方法根据切片转发信号的波形调制特点，对目标回波信号进行相关积累处理以及双向CFAR检测，通过确定脉冲沿信息识别出切片转发干扰信号，并将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，有效地滤除了切片转发式干扰对雷达信号处理的影响，保证了雷达系统在目标检测和成像上的准确性和稳健性，提高了雷达系统的抗干扰性能。
本发明实施例的另一个目的在于提供一种切片转发干扰信号的处理系统。
为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供了一种切片转发干扰信号的处理方法，包括以下步骤：
获取目标回波信号，并通过相关积累处理提高所述目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号；
确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；
将所述切片转发干扰信号从所述目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述相关积累处理的公式为：
其中，r(k)表示相关积累处理的结果，k表示相关积累处理时刻，N表示相关积累处理的信号窗长度，s(i)表示以信号窗长度N从目标回波信号中截取的信号，D表相关积累处理间隔，s*(i)表示信号s(i)的共轭。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号这一步骤，其具体包括：
采用前置CFAR从所述第一回波信号的脉冲前端进行检测，并采用后置CFAR从所述第一回波信号的脉冲后端进行检测；
根据弱脉冲积累准则判断是否检测到所述第一回波信号的脉冲沿，并确定所述第一回波信号的脉冲沿信息；
根据所述脉冲沿信息确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据所述脉冲上升沿和所述脉冲下降沿提取第一脉冲信号；
其中，所述弱脉冲积累准则为当超过检测门限的次数达到预设的第一阈值时确定检测到所述第一回波信号的脉冲沿。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述脉冲沿信息确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据所述脉冲上升沿和所述脉冲下降沿提取第一脉冲信号这一步骤，其具体包括：
根据所述脉冲沿信息提取出位于脉冲沿内的第一脉冲沿信号；
对所述第一脉冲沿信号进行时序一阶差分处理和求和处理，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型，进而确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿；
以相邻的脉冲上升沿和脉冲下降沿作为脉冲提取准则，从所述第一回波信号中提取出第一脉冲信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据下式确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型：
Id＝sum(diff(sd(t)))
其中，Id表示脉冲沿类型检测结果，diff(·)表示时序一阶差分处理函数，sum(·)表示求和处理函数，sd(t)表示第一脉冲沿信号，当Id>0时，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲上升沿，当Id＜0时，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲下降沿。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号这一步骤，其具体包括：
根据所述第一脉冲信号对应的脉冲上升沿和脉冲下降沿的时间间隔确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度；
当脉冲宽度低于预设的第二阈值，确定对应的第一脉冲信号为切片转发干扰信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二阈值为：
tth＝x·tref
其中，tth表示第二阈值，x表示参考系数且0＜x＜1，tref表示雷达发射信号的参考脉宽。
第二方面，本发明实施例提出了一种切片转发干扰信号的处理系统，包括：
雷达A/D采样模块，用于获取目标回波信号；
相关积累处理模块，用于通过相关积累处理提高所述目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
脉冲信号提取模块，用于通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号；
干扰信号识别模块，用于确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；
干扰信号剔除模块，用于将所述切片转发干扰信号从所述目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
第三方面，本发明实施例提供了一种切片转发干扰信号的处理装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现上述的一种切片转发干扰信号的处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的一种切片转发干扰信号的处理方法。
本发明的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到：
本发明实施例首先利用相关积累技术对目标回波信号进行处理得到高信噪比第一回波信号，然后利用双向CFAR检测技术对第一回波信号的脉冲沿进行检测，从而提取出第一脉冲信号，再通过第一脉冲信号的脉冲宽度识别出切片转发干扰信号，并识别得到的切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，得到无干扰的真实回波信号。本发明实施例根据切片转发信号的波形调制特点，对目标回波信号进行相关积累处理以及双向CFAR检测，通过确定脉冲沿信息识别出切片转发干扰信号，并将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，有效地滤除了切片转发式干扰对雷达信号处理的影响，保证了雷达系统在目标检测和成像上的准确性和稳健性，提高了雷达系统的抗干扰性能；本发明实施例不受干扰信号接收方向、区域以及波形调制特性的影响，具有良好的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对本发明实施例中所需要使用的附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种切片转发干扰信号的处理方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的相关积累处理的流程图；
图3为本发明实施例提供的原始信号和经相关积累处理后得到的相关积累结果的对比示意图；
图4(a)为本发明实施例提供的目标回波信号中真实回波信号与切片转发干扰信号的示意图；
图4(b)为本发明实施例提供的目标回波信号经匹配滤波后输出的波形图；
图5为本发明实施例提供的双向CFAR检测的示意图；
图6(a)为本发明实施例提供的前置CFAR检测结果示意图；
图6(b)为本发明实施例提供的后置CFAR检测结果示意图；
图7为本发明实施例提供的第一回波信号中的脉冲沿信息示意图；
图8为本发明实施例提供的剔除干扰后的真实回波信号的示意图；
图9为本发明实施例提供的剔除干扰后的真实回波信号的匹配滤波输出结果示意图；
图10为本发明实施例提供的一种切片转发干扰信号的处理系统的结构框图；
图11为本发明实施例提供的一种切片转发干扰信号的处理装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，多个的含义是两个或两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
参照图1，本发明实施例提供了一种切片转发干扰信号的处理方法，具体包括以下步骤：
S101、获取目标回波信号，并通过相关积累处理提高目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
具体地，由于目标回波信号为雷达系统接收到回波信号，那么也就意味着该信号的信噪比条件可能并不理想，而在低信噪比条件下，对信号脉冲沿的检测不具备良好的置信度，因此需要通过一定的手段来提高目标回波信号的信噪比。考虑到脉冲信号之间具有相关性，但是噪声与脉冲、噪声与噪声之间是不具备相关性的，那么就可以采用相关积累的方式提高脉冲信噪比。
进一步作为可选的实施方式，相关积累处理的公式为：
其中，r(k)表示相关积累处理的结果，k表示相关积累处理时刻，N表示相关积累处理的信号窗长度，s(i)表示以信号窗长度N从目标回波信号中截取的信号，D表相关积累处理间隔，s*(i)表示信号s(i)的共轭。
具体地，本发明实施例采用相关积累技术，利用信号的相关性，对一定间隔差的信号进行共轭计算，由于噪声是不存在频率调制的，且其瞬时相位也是随机的，噪声信号共轭后的结果相位仍旧是随机的，相关积累叠加时并不能实现有效的积累增益，而对于具有一定频率调制的信号而言，信号之间存在着严格的相位差关系，共轭结果保证了信号之间相位是同相的，在进行相关积累叠加时同相叠加能够达到最大的积累增益。
以线性调频信号为例对相关积累处理算法进行说明，对其相关处理时，输出结果为：
其中，fc1表示信号s1(t)的信号载频，fc2表示信号s2(t)的信号载频，Δfc是由信号s1(t)和信号s2(t)的时间间隔决定的信号载频差，信号s1(t)和信号s2(t)的时间间隔即为相关积累处理间隔，
表示信号s2(t)的共轭，γ为线性调频信号的调频斜率。
通过上式可知，信号经过相关处理后存在相同的相位差，对相关结果进行叠加积累时能够保证同相相加获得最大的积累增益，有效地提高信号的幅度能量。而当信号与噪声、噪声与噪声进行相关积累处理时，由于噪声的随机性，其相关结果将为0，如下式所示：
其中，s(t)表示真实回波信号，n(t)、n1(t)、n2(t)表示噪声信号，n*(t)表示n(t)的共轭，
表示n2(t)的共轭。
可以理解的是，由于噪声信号在相关积累处理时不能得到成功的积累，而真实回波信号的脉冲数据能够得到有效积累提升，所以最终实现了信号脉冲信噪比的提升，有效地保证了信号检测的准确性。
如图2所示为本发明实施例提供的相关积累处理的流程图，其中，tend表示预设的时间阈值。根据图2的算法流程，对线性调频信号(LFM)进行仿真分析，并对其进行相关积累处理，得到线性调频信号与对其相关积累处理后的相关积累结果的对比示意图如图3所示。
由图3可知，相关积累可有效提高待处理信号的信噪比，提高在电子侦察接收信号的脉冲串序列中的雷达信号检测性能，有效地保证了后续处理分析的稳健性。相关积累结果虽不能直接用于信号的脉内信号调制分析，但是对于无法进行相参积累处理的大量低信噪比脉冲信号而言，相关积累能够有效提高单个脉冲信号的信噪比，对于雷达信号检测具有重要意义。
S102、通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定第一回波信号的脉冲沿信息，并根据脉冲沿信息提取出第一回波信号中的第一脉冲信号；
具体地，已知切片转发干扰信号是雷达干扰机在接收到雷达发射信号时，按照一定的系数对信号进行时域切分，然后经过功率调制重新发射回雷达接收天线的干扰信号，那么据此可以得到切片转发干扰信号的特征为：具有远小于雷达发射波形信号的脉冲宽度(PW)，具有更高的信号能量，与雷达发射波形信号具有相同的脉内调制特征。在这种情况下可知，若雷达同时接收到目标的真实回波信号和切片转发干扰信号，参照图4(a)所示，由于真实回波信号和干扰信号互相叠加在一起，雷达无法轻易地从时域或者能量的角度上识别和区分干扰信号；另外由于干扰信号和真实回波信号具有相同的脉内调制特征方式，故当信号经过匹配滤波后在真实目标回波附近会出现多个越过雷达检测门限的虚假目标，如图4(b)所示，此时匹配滤波也无法实现真实回波信号的检测，为后续雷达信号处理的准确性带来了很大的威胁。
根据图4(a)中的信号特征可以看出，切片转发干扰信号相比于真实目标回波信号具有能量大且脉冲窄的特点，基于此本发明实施例通过前后沿双向CFAR检测技术与弱脉冲积累准则提取第一回波信号中的脉冲沿信息，并根据提取到的脉冲沿信息提取出第一脉冲信号，以便于后续计算第一脉冲信号的脉宽，进而实现切片转发干扰信号的识别。步骤S102具体包括以下步骤：
S1021、采用前置CFAR从第一回波信号的脉冲前端进行检测，并采用后置CFAR从第一回波信号的脉冲后端进行检测；
S1022、根据弱脉冲积累准则判断是否检测到第一回波信号的脉冲沿，并确定第一回波信号的脉冲沿信息；
S1023、根据脉冲沿信息确定第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据脉冲上升沿和脉冲下降沿提取第一脉冲信号；
其中，弱脉冲积累准则为当超过检测门限的次数达到预设的第一阈值时确定检测到第一回波信号的脉冲沿。
具体地，CFAR检测是致力于在噪声干扰环境下提供可预知检测的技术，常规的CFAR检测主要是对检测单元的噪声电平进行估计，并根据估计值设置检测阈值，再将阈值与检测单元中的信号电平进行比较，以判断是否有目标。根据CFAR检测的机理可知，该信号检测方法的检测门限是随处理信号位置的变化而变化的，且信号的检测门限是由其周围单元的信号电平所决定的，这就证明了CFAR检测对信号的突变比较敏感，这一点非常适用于信号前后沿的准确检测。
如图5所示为本发明实施例提供的双向CFAR检测的示意图，本发明实施例中，CFAR检测的滑窗包括：检测单元、保护单元和参考单元，其中参与检测单元阈值计算的只有参考单元，保护单元的作用是防止参考单元中出现目标点，否则会使检测门限过高。由于要同时对信号的上升沿和下降沿均进行检测，所以可以采用前置CFAR和后置CFAR分别从信号的前端和后端进行检测，以分别得到脉冲信号上升沿和下降沿的检测值。
假设虚警率为Pfa，参考单元个数为M，参考单元内的噪声平均功率为
则检测门限T可由下式决定：
将根据上式求得的检测门限T与检测单元进行比较，从而做出脉冲有无的判定，理论上而言当前置/后置CFAR中的检测单元幅度大于检测阈值T时即可认为出现了信号的上升沿/下降沿，然而这也有可能是噪声突跳引起的错误判断，如图5所示的脉冲边缘弱信号，所以对超过检测门限的这部分还需要进行进一步判断以排除噪声的影响。
脉冲信号前后沿引起的超过检测门限和噪声突跳引起的超过检测门限的最大区别就是，信号的变换是连续的是持续上升/下降的，而噪声的突跳仅仅在一瞬间的长度，那么就可以在上述检测的基础上引入弱信号积累判决准则，即当检测单元连续K次超过检测门限时才认为是成功检测到了信号的上升沿/下降沿，K即为本发明实施例的第一阈值。这是由于在信号的检测过程中，每次检测都是相互独立的，根据概率论可知，连续K次发生虚警的概率可表示为：
又因为虚警率Pfa∈(0,1)，在经过K次累乘后，连续K次发生虚警的概率将接近于零，也就是说连续K次发生虚警的概率非常非常的小，近乎为不可能事件。那么也就是说，当检测单元连续K次超过检测门限时，此时认为成功检测到了信号的上升沿/下降沿，并将这K个检测单元中的第一个点标记为信号的脉冲到达时间/脉冲截止时间，其仿真实验CFAR检测结果示意图如图6所示。
图6(a)和图6(b)分别为本发明实施例提供的前置CFAR检测结果和后置CFAR检测结果。由图6可知，前置CFAR在脉冲前沿起跳时就成功实现了检测，而在脉冲后沿的检测上却非常的不准确，同样地后置CFAR能够准确地检测脉冲后沿的突变而对脉冲前沿并不敏感，这也就说明利用同时利用前置和后置CFAR能够有效地避免单一CFAR检测的弊端并提取到准确的信号脉冲沿，且在弱信号积累准则条件下这种检测算法其具有较高的检测精度。
进一步作为可选的实施方式，根据脉冲沿信息确定第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据脉冲上升沿和脉冲下降沿提取第一脉冲信号这一步骤S1023，其具体包括：
S10231、根据脉冲沿信息提取出位于脉冲沿内的第一脉冲沿信号；
S10232、对第一脉冲沿信号进行时序一阶差分处理和求和处理，确定第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型，进而确定第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿；
S10233、以相邻的脉冲上升沿和脉冲下降沿作为脉冲提取准则，从第一回波信号中提取出第一脉冲信号。
具体地，在经过步骤S101中的相关积累处理和步骤S102中的双向CFAR脉冲沿检测后，得到的第一回波信号中的脉冲沿信息示意图如图7所示。
对比图4(a)中的目标回波信号，图7所示的第一回波信号在信噪比上得到了明显的增益，且第一回波信号的脉冲沿已十分明显，可以看到，利用双向CFAR检测得到了五个切片转发干扰信号的脉冲沿和真实回波信号的脉冲沿。本发明实施例利用脉冲沿检测结果对每个脉冲信号进行提取，并通过各个脉冲信号的脉宽估计值对切片转发式干扰信号进行识别。
在切片转发干扰以及混有其他噪声的条件下，信号的脉冲沿提取结果仍旧可能存在虚警或者漏警的情况，为了进一步提高PW检测过程中的稳健性，本发明实施例对CFAR检测到的每一个脉冲沿信号进行上升沿或下降沿的类型判断。已知雷达所发射的是脉冲信号，那么脉冲信号也就同时具有脉冲上升沿(也称为脉冲前沿)和脉冲下降沿(也称为脉冲后沿)，只有同时处于一个脉冲上升沿和相邻的脉冲下降沿中的数据才会被认为是一个完整的脉冲信号，所以，信号脉冲沿类型的检测对本发明的稳健实现具有重要意义。
本发明实施例提取每个检测到的脉冲沿内的雷达回波数据作为第一脉冲沿信号，对第一脉冲沿信号进行时序一阶差分处理和求和处理，得到脉冲沿检测结果，从而判断其脉冲沿类型。
进一步作为可选的实施方式，根据下式确定第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型：
Id＝sum(diff(sd(t)))
其中，Id表示脉冲沿类型检测结果，diff(·)表示时序一阶差分处理函数，sum(·)表示求和处理函数，sd(t)表示第一脉冲沿信号，当Id>0时，确定第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲上升沿，当Id＜0时，确定第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲下降沿。
具体地，上式表示了对每个脉冲沿内的第一脉冲沿信号进行差分累和处理，当该脉冲沿为上升沿时Id>0，也就是脉冲沿内的数据是按时序变大的，符合脉冲上升沿的特性；当脉冲沿为下降沿时Id＜0，也就是脉冲沿内的数据是按时序变小的，这也符合脉冲下降沿的特性。求和处理避免了脉冲沿中个别数据点突变的误差影响，有效地保证了上升沿或下降沿类型判断的准确性。在获得各个脉冲沿的脉冲沿类型后，以一个相邻的上升沿和下降沿作为一个脉冲的准则提取出第一脉冲信号，以便于后续识别第一脉冲信号中的切片转发干扰信号并进行剔除。
S103、确定第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据脉冲宽度识别出第一脉冲信号中的切片转发干扰信号。
具体地，以一个相邻的上升沿和下降沿作为一个脉冲的准则提取第一脉冲信号，而对应的上升沿和下降沿之间的长度即为信号的脉冲宽度PW。由切片转发式干扰自身的特性可知，干扰信号的脉冲宽度要远小于雷达发射信号的脉冲宽度，且雷达照射的为非点目标时，其回波信号的脉冲宽度相对于发射信号还会存在一定的展宽，基于以上因素考虑，本发明设置参考系数，并根据雷达发射信号的参考脉宽得到切片转发干扰信号的脉宽判定门限(即第二阈值)。步骤S103具体包括以下步骤：
S1031、根据第一脉冲信号对应的脉冲上升沿和脉冲下降沿的时间间隔确定第一脉冲信号的脉冲宽度；
S1032、当脉冲宽度低于预设的第二阈值，确定对应的第一脉冲信号为切片转发干扰信号。
进一步作为可选的实施方式，第二阈值为：
tth＝x·tref
其中，tth表示第二阈值，x表示参考系数且0＜x＜1，tref表示雷达发射信号的参考脉宽。
根据实际应用需求进行参考系数的设定，当检测脉冲i的脉冲宽度pwi＜tth时，说明该脉冲满足切片转发干扰信号的特征，为了避免回波信号受噪声干扰影响，将该脉冲对应的上升沿和下降沿中的脉冲数据从原始的目标回波信号中剔除。
S104、将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
本发明实施例提供的剔除干扰后的真实回波信号的示意图如图8所示。剔除干扰后的回波数据虽然看起来损失了一部分数据，但是对雷达信号处理而言，这部分所剔除的干扰数据带来的影响要远远大于损失的真实回波数据。
为进一步验证本发明实施例的准确性，将图8中表示的剔除干扰后的回波数据再次通过匹配滤波器进行检测，其匹配滤波输出结果如图9所示。
对比图9和图4(b)可以看出，在切片转发干扰条件下，信号的匹配滤波结果会产生多个虚假目标围绕在真实目标附近(如图4(b)所示)，极容易造成雷达对目标检测过程中的误判，而剔除切片转发干扰信号后回波数据的匹配滤波结果不再有虚假目标点的干扰(如图9所示)，在信号的-13dB检测门限以上只有一个目标出现，恢复了受干扰前的雷达检测性能。
本发明实施例根据切片转发信号的波形调制特点，对目标回波信号进行相关积累处理以及双向CFAR检测，通过确定脉冲沿信息识别出切片转发干扰信号，并将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，有效地滤除了切片转发式干扰对雷达信号处理的影响，保证了雷达系统在目标检测和成像上的准确性和稳健性，提高了雷达系统的抗干扰性能；本发明实施例不受干扰信号接收方向、区域以及波形调制特性的影响，具有良好的实际应用价值。
此外，与当前现有技术相比，本发明方法对雷达系统的硬件调制不做过多要求，可以在一定程度上降低雷达在空域滤波上的波束调制需求；本发明方法相对于传统的匹配滤波抗干扰技术，具有相参干扰信号的识别能力，有效地避免了转发式相参干扰信号对雷达信号处理中的目标检测和成像过程中的虚假目标干扰影响；本发明方法还对时域调制特征不满足雷达发射信号的部分干扰信号具有一定的泛化识别能力。
参照图10，本发明实施例提供了一种切片转发干扰信号的处理系统，包括：
雷达A/D采样模块，用于获取目标回波信号；
相关积累处理模块，用于通过相关积累处理提高目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
脉冲信号提取模块，用于通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定第一回波信号的脉冲沿信息，并根据脉冲沿信息提取出第一回波信号中的第一脉冲信号；
干扰信号识别模块，用于确定第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据脉冲宽度识别出第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；
干扰信号剔除模块，用于将切片转发干扰信号从目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
参照图11，本发明实施例提供了一种切片转发干扰信号的处理装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当上述至少一个程序被上述至少一个处理器执行时，使得上述至少一个处理器实现上述的一种切片转发干扰信号的处理方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，该处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述一种切片转发干扰信号的处理方法。
本发明实施例的一种计算机可读存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种切片转发干扰信号的处理方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或上述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，上述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印上述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得上述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标回波信号，并通过相关积累处理提高所述目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号；
确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；
将所述切片转发干扰信号从所述目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
2.根据权利要求1所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，所述相关积累处理的公式为：
其中，r(k)表示相关积累处理的结果，k表示相关积累处理时刻，N表示相关积累处理的信号窗长度，s(i)表示以信号窗长度N从目标回波信号中截取的信号，D表相关积累处理间隔，s*(i)表示信号s(i)的共轭。
3.根据权利要求1所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，所述通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号这一步骤，其具体包括：
采用前置CFAR从所述第一回波信号的脉冲前端进行检测，并采用后置CFAR从所述第一回波信号的脉冲后端进行检测；
根据弱脉冲积累准则判断是否检测到所述第一回波信号的脉冲沿，并确定所述第一回波信号的脉冲沿信息；
根据所述脉冲沿信息确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据所述脉冲上升沿和所述脉冲下降沿提取第一脉冲信号；
其中，所述弱脉冲积累准则为当超过检测门限的次数达到预设的第一阈值时确定检测到所述第一回波信号的脉冲沿。
4.根据权利要求3所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，所述根据所述脉冲沿信息确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿，并根据所述脉冲上升沿和所述脉冲下降沿提取第一脉冲信号这一步骤，其具体包括：
根据所述脉冲沿信息提取出位于脉冲沿内的第一脉冲沿信号；
对所述第一脉冲沿信号进行时序一阶差分处理和求和处理，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型，进而确定所述第一回波信号中的脉冲上升沿和脉冲下降沿；
以相邻的脉冲上升沿和脉冲下降沿作为脉冲提取准则，从所述第一回波信号中提取出第一脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，根据下式确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型：
Id＝sum(diff(sd(t)))
其中，Id表示脉冲沿类型检测结果，diff(·)表示时序一阶差分处理函数，sum(·)表示求和处理函数，sd(t)表示第一脉冲沿信号，当Id>0时，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲上升沿，当Id＜0时，确定所述第一脉冲沿信号对应的脉冲沿类型为脉冲下降沿。
6.根据权利要求4所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，所述确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号这一步骤，其具体包括：
根据所述第一脉冲信号对应的脉冲上升沿和脉冲下降沿的时间间隔确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度；
当脉冲宽度低于预设的第二阈值，确定对应的第一脉冲信号为切片转发干扰信号。
7.根据权利要求6所述的一种切片转发干扰信号的处理方法，其特征在于，所述第二阈值为：
tth＝x·tref
其中，tth表示第二阈值，x表示参考系数且0＜x＜1，tref表示雷达发射信号的参考脉宽。
8.一种切片转发干扰信号的处理系统，其特征在于，包括：
雷达A/D采样模块，用于获取目标回波信号；
相关积累处理模块，用于通过相关积累处理提高所述目标回波信号的信噪比，得到第一回波信号；
脉冲信号提取模块，用于通过双向CFAR检测技术和弱脉冲积累准则确定所述第一回波信号的脉冲沿信息，并根据所述脉冲沿信息提取出所述第一回波信号中的第一脉冲信号；
干扰信号识别模块，用于确定所述第一脉冲信号的脉冲宽度，并根据所述脉冲宽度识别出所述第一脉冲信号中的切片转发干扰信号；
干扰信号剔除模块，用于将所述切片转发干扰信号从所述目标回波信号中剔除，从而得到真实回波信号。
9.一种切片转发干扰信号的处理装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的一种切片转发干扰信号的处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1至7中任一项所述的一种切片转发干扰信号的处理方法。
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