CN113030878A - 对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法 - Google Patents

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CN113030878A CN202110173116.5A CN202110173116A CN113030878A CN 113030878 A CN113030878 A CN 113030878A CN 202110173116 A CN202110173116 A CN 202110173116A CN 113030878 A CN113030878 A CN 113030878A
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Abstract

本发明公开了一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，包括：对敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)；对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)；干扰机发射所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，以对搭载空时自适应处理的雷达实施干扰。本发明采用非均匀间歇采样和不定量重复转发的方式，最大程度上破坏干扰在脉压之后的规律性，使得信号空时二维功率谱在目标所在距离单元周围都有较强的输出。

Description

对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法
技术领域
本发明属于雷达干扰技术领域，具体涉及一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法。
背景技术
空时自适应处理(STAP)技术是新一代机载预警雷达的关键技术，其优越的杂波抑制性能和抗干扰能力对雷达对抗方提出了严峻的考验。近年来，针对空时自适应处理的干扰技术已有一些研究成果。
唐孝国等人在其发表的论文“对空时自适应处理技术的欺骗干扰研究”中提出了一种对STAP技术的相干散射干扰方法。该方法的具体实现是：首先，干扰机将收到的第一个雷达脉冲信号用数字射频存储器DRFM存储；其次，用功率分配器将得到的雷达脉冲信号分成多份；然后，将每份雷达脉冲信号进行相应的多普勒频率调制；最后，以密集脉冲串的形式发射干扰信号，对敌方雷达的STAP处理器实施干扰。该方法虽然可以在空时二维功率谱中形成多个假目标，实现欺骗干扰效果，但是其仍存在的不足之处是，对侦察设备的要求较高，需要获得精确的载频、脉宽、脉冲重复频率等雷达工作参数，且要求敌方雷达发射的线性调频LFM信号在脉间没有频率捷变，因此该方法的工程实现难度较大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，以通过生成数量较多、幅度随机、间隔随机的假目标群，对敌方雷达实现更好的干扰效果，并减小干扰机收、发隔离的难度，易于工程实现。
为实现上述目的，本发明提出一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，包括：
对敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)；
对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)；
干扰机发射所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，以对搭载空时自适应处理的雷达实施干扰。
在本发明的一个实施例中，对雷达发射信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)，包括：
截获所述敌方雷达信号st(t)；
根据非均匀间歇采样信号公式得到非均匀间歇采样信号p(t)；
基于非均匀间歇采样公式，根据所述非均匀间歇采样信号p(t)对所述敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样得到所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)。
在本发明的一个实施例中，所述敌方雷达信号st(t)为：
Figure BDA0002939465890000021
其中，A为振幅，Tp为脉宽，t为时间，μ为调频斜率，μ＝B/Tp，B为带宽，
Figure BDA0002939465890000031
表示脉宽为Tp的矩形脉冲，st(t)为敌方雷达信号。
在本发明的一个实施例中，所述非均匀间歇采样信号公式为：
Figure BDA0002939465890000032
其中，K为采样脉冲个数，t为时间，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure BDA0002939465890000033
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，
Figure BDA0002939465890000034
Ts(k)＝(Mk+1)τk为周期，Mk为转发次数，
Figure BDA0002939465890000035
为脉冲信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。
在本发明的一个实施例中，所述非均匀间歇采样公式为：
js(t)＝p(t)st(t)
其中，js(t)为非均匀间歇采样转发干扰信号，st(t)为敌方雷达信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。
在本发明的一个实施例中，对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，包括：
基于延时叠加公式，对非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)中的第k个信号复制Mk次，得到所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)。
在本发明的一个实施例中，所述延时叠加公式为：
Figure BDA0002939465890000036
其中，Mk为转发次数，K为采样脉冲个数，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure BDA0002939465890000037
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号。
在本发明的一个实施例中，在对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)之后，还包括：
根据脉冲压缩公式对所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)进行脉冲压缩得到脉冲压缩结果ysc(t)。
在本发明的一个实施例中，所述脉冲压缩公式为：
ysc(t)＝jsc(t)*h(t)
其中，ysc(t)为脉冲压缩结果，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号，
Figure BDA0002939465890000041
为st(t)进行y轴对称后的共轭。
本发明的有益效果：
第一，本发明采用非均匀间歇采样和不定量重复转发的方式，最大程度上破坏干扰在脉压之后的规律性，使得信号空时二维功率谱在目标所在距离单元周围都有较强的输出。
第二，本发明由于能生成数量更多、幅度更随机、分布更密集的假目标群，因而可使敌方雷达的目标检测性能严重下降。
第三，本发明由于使用数字射频储存频器DRFM实现对信号的捕获和保存，有效地解决了干扰机在收、发分时体制下进行快速响应的难题。
第四，本发明由于使用的数字射频储存器DRFM体积小，因而易于工程实现。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种非均匀间歇采样随机转发干扰信号的时域图；
图3是本发明实施例提供的一种非均匀间歇采样随机转发干扰信号经过匹配滤波后的归一化幅度示意图；
图4是本发明实施例提供的一种无干扰条件下敌方雷达经过STAP处理后得到的距离多普勒二维响应图；
图5是本发明实施例提供的一种非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达经过STAP处理后得到的距离多普勒二维响应图；
图6是本发明实施例提供的一种无干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱；
图7是本发明实施例提供的一种非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱；
图8是本发明实施例提供的一种非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱的切面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法的流程示意图。本实施例提供一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，该对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法包括步骤1～步骤3，其中：
步骤1、对敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)。
在一个具体实施例中，步骤1可以包括步骤1.1～步骤1.3，其中：
步骤1.1、截获所述敌方雷达信号st(t)，且敌方雷达信号st(t)为：
Figure BDA0002939465890000061
其中，A为振幅，Tp为脉宽，t为时间，μ为调频斜率，μ＝B/Tp，B为带宽，rect为矩形脉冲，
Figure BDA0002939465890000062
表示脉宽为Tp的矩形脉冲，st(t)为敌方雷达信号。
在本实施例中，将截获的敌方雷达信号st(t)存储在数字射频储存频器DRFM中。
步骤1.2、根据非均匀间歇采样信号公式得到非均匀间歇采样信号p(t)，且非均匀间歇采样信号公式为：
Figure BDA0002939465890000063
其中，K为采样脉冲个数，t为时间，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure BDA0002939465890000064
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，
Figure BDA0002939465890000065
Ts(k)＝(Mk+1)τk为周期，Mk为转发次数，
Figure BDA0002939465890000066
为脉冲信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。在本实施例中，每个PRI(脉冲重复周期)内共产生K个采样脉冲，对采样信号进行Mk次转发，即采样周期Ts(k)＝(Mk+1)τk。
步骤1.3、基于非均匀间歇采样公式，根据非均匀间歇采样信号p(t)对敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)。
具体地，将非均匀间歇采样信号p(t)与线性调频信号(即敌方雷达信号st(t))进行相乘，得到是非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)，则非均匀间歇采样公式为：
js(t)＝p(t)st(t)
其中，js(t)为非均匀间歇采样转发干扰信号，st(t)为敌方雷达信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。
步骤2、对非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)。
也就是说，以每一个非均匀间歇采样间隔为周期，将每一个非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行不同数量的延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)。
在一个具体实施例中，步骤2可以包括步骤2.1，其中：
步骤2.1基于延时叠加公式，对非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)中的第k个信号复制Mk次，得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，延时叠加公式为：
Figure BDA0002939465890000071
其中，Mk为转发次数，K为采样脉冲个数，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure BDA0002939465890000072
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号。
另外，步骤2还可以包括步骤2.2，其中：
步骤2.2、根据脉冲压缩公式对非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)进行脉冲压缩得到脉冲压缩结果ysc(t)，脉冲压缩公式为：
ysc(t)＝jsc(t)*h(t)
其中，ysc(t)为脉冲压缩结果，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号，
Figure BDA0002939465890000081
为st(t)进行y轴对称后的共轭。
由脉冲压缩公式可知，对于非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)而言，不同的采样信号经过不同次数的转发得到脉压结果的主瓣和副瓣都具有不同的位置、幅度和相位，会形成数量更多的一系列假目标。
步骤3、干扰机发射非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，以对搭载空时自适应处理的雷达实施干扰。
下面结合仿真实验对本发明的效果作进一步说明。
1.仿真条件：
1)敌方雷达参数如下：
雷达工作频率f0＝1.5GHz，发射的线性调频信号脉宽Tp＝20μs，脉冲重复周期PRI＝500μs，带宽B＝10MHz，雷达天线采用均匀线阵，阵元个数N＝18，脉冲积累数M＝32，载机平台高度H＝9000m；
2)设置我方目标参数如下：
地面动目标与敌方雷达距离Rt＝40km，目标方位角θt＝0°，径向速度v＝23m/s；
3)设置我方干扰参数如下：
干扰机为自卫式干扰机，干扰机方位角θj＝0°，第一个采样信号的采样脉宽为τ＝1.25μs，转发4次；第二个采样信号的采样带宽为τ＝1μs，转发6次；第三个采样信号的采样带宽为τ＝0.6μs，转发8次；
4)训练样本：在待测距离单元左右各选取50个保护单元，并在其两侧选取4300个训练样本。
2.仿真内容与结果分析：
仿真1，仿真分析本发明非均匀间歇采样随机转发干扰对单脉冲信号的干扰效果时域图，结果如图2和图3所示。其中：
图2是本发明非均匀间歇采样随机转发干扰信号的时域图。
图3是本发明非均匀间歇采样随机转发干扰信号经过匹配滤波后的归一化幅度，其中虚线代表目标，实线代表干扰。可以看出，假目标的数量较多，且假目标群随机分布，且不具备规律性，导致敌方雷达很难从中识别我方目标的真实位置。
仿真2，在本发明非均匀间歇采样随机转发干扰信号的干扰条件下，用敌方雷达仿真得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱，结果如图4至图8所示，其中：
图4是无干扰条件下敌方雷达经过STAP处理后得到的距离多普勒二维响应图；
图5是本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达经过STAP处理后得到的距离多普勒二维响应图；
图6是无干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱；
图7是本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱；
图8是本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下敌方雷达得到我方目标所在距离单元的空时二维功率谱的切面图。
从图4可见，在无干扰条件下，仿真得到在距离单元2867，多普勒通道21的位置上有亮斑(用圆圈圈出的地方)，即我方目标位置完全暴露在敌方雷达下。
从图5可见，在本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下，仿真得到在距离单元2867，多普勒通道21的位置上亮斑(用圆圈圈出的地方)消失，即我方目标被隐藏，敌方雷达无法正确检测我方的位置，达到了干扰效果。
从图6可见，在无干扰条件下，仿真得到在方位角θt＝0°，归一化多普勒频率230Hz的位置上有亮斑，显示我方目标的空时二维位置。
从图7可见，在本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下，仿真得到在方位角θt＝0°，归一化多普勒频率230Hz的位置上产生凹陷，敌方雷达无法正确检测我方目标的空时二维信息，显示干扰有效。
从图8可见，在本发明非均匀间歇采样随机转发干扰条件下，仿真得到在目标方位向的切向图中，目标对于多普勒位置处产生-10dB左右的凹陷，表示干扰有效。
本发明采用非均匀间歇采样和不定量重复转发的方式，最大程度上破坏干扰在脉压之后的规律性，使得信号空时二维功率谱在目标所在距离单元周围都有较强的输出。
本发明由于能生成数量更多、幅度更随机、分布更密集的假目标群，因而可使敌方雷达的目标检测性能严重下降。
本发明由于使用数字射频储存频器DRFM实现对信号的捕获和保存，有效地解决了干扰机在收、发分时体制下进行快速响应的难题。
本发明由于使用的数字射频储存器DRFM体积小，因而易于工程实现。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者数据点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者数据点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，包括：
对敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)；
对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)；
干扰机发射所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，以对搭载空时自适应处理的雷达实施干扰。
2.根据权利要求1所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，对雷达发射信号st(t)进行非均匀间歇采样以得到非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)，包括：
截获所述敌方雷达信号st(t)；
根据非均匀间歇采样信号公式得到非均匀间歇采样信号p(t)；
基于非均匀间歇采样公式，根据所述非均匀间歇采样信号p(t)对所述敌方雷达信号st(t)进行非均匀间歇采样得到所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)。
3.根据权利要求2所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，所述敌方雷达信号st(t)为：
Figure FDA0002939465880000011
其中，A为振幅，Tp为脉宽，t为时间，μ为调频斜率，μ＝B/Tp，B为带宽，
Figure FDA0002939465880000012
表示脉宽为Tp的矩形脉冲，st(t)为敌方雷达信号。
4.根据权利要求3所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，所述非均匀间歇采样信号公式为：
Figure FDA0002939465880000021
其中，K为采样脉冲个数，t为时间，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure FDA0002939465880000022
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，
Figure FDA0002939465880000023
Ts(k)＝(Mk+1)τk为周期，Mk为转发次数，
Figure FDA0002939465880000024
为脉冲信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。
5.根据权利要求3所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，所述非均匀间歇采样公式为：
js(t)＝p(t)st(t)
其中，js(t)为非均匀间歇采样转发干扰信号，st(t)为敌方雷达信号，p(t)为非均匀间歇采样信号。
6.根据权利要求4所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)，包括：
基于延时叠加公式，对非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)中的第k个信号复制Mk次，得到所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)。
7.根据权利要求6所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，所述延时叠加公式为：
Figure FDA0002939465880000025
其中，Mk为转发次数，K为采样脉冲个数，τk为第k个采样脉冲宽度，
Figure FDA0002939465880000031
为前k-1个采样及转发所需要的总时间，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号。
8.根据权利要求3所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，在对所述非均匀间歇采样转发干扰信号js(t)进行延时叠加得到非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)之后，还包括：
根据脉冲压缩公式对所述非均匀间歇采样随机转发干扰信号jsc(t)进行脉冲压缩得到脉冲压缩结果ysc(t)。
9.根据权利要求8所述的对空时自适应处理的非均匀间歇采样随机转发干扰方法，其特征在于，所述脉冲压缩公式为：
ysc(t)＝jsc(t)*h(t)
其中，ysc(t)为脉冲压缩结果，jsc(t)为非均匀间歇采样随机转发干扰信号，
Figure FDA0002939465880000032
Figure FDA0002939465880000033
为st(t)进行y轴对称后的共轭。
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CN116953684A (zh) * 2023-06-20 2023-10-27 珠海微度芯创科技有限责任公司 频率捷变fmcw雷达目标速度估计方法及系统
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