CN113640761B - 一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，实现脉间频率捷变雷达体制的积累，不仅可以有效抑制干扰信号，同时能够抗距离模糊目标。本发明的一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，由于雷达系统可以准确获得发射频率的跳变规律，因此当感兴趣的速度序列为目标所对应的速度时，补偿因子可以使目标信号的多普勒相位得到理想补偿，从而形成积累峰值；而由于干扰信号的工作频率与构造补偿因子时使用的频率不同，因此无法形成积累峰值，从而达到了抑制干扰的目的，能够有效地抑制掉产生距离模糊的目标信号，较传统的脉间频率捷积累方法相比，效果更好，实现简单，更具有应用优势。

Description

一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种频率捷变雷达抗脉 间假目标的信号处理方法。
背景技术
随着干扰技术的发展，雷达必须提高自身的抗干扰能力才能在电子干 扰对抗中保证其有效发挥。传统的脉冲多普勒雷达，其工作频率在脉冲间 固定，容易受到敌方大功率干扰，在积累输出中目标与转发干扰假目标都 将形成峰值。现如今大多采用频率捷变技术使雷达工作在无干扰或少干扰 的频率区来提高雷达抗干扰能力，而当雷达系统采用脉间频率捷变后，由于脉冲间的频率发生捷变，目标相位在脉冲间不再服从线性变化，回波信号的相参性受到影响，传统的相参积累处理对于目标与转发干扰假目标都 无法形成峰值，同样无法达到抑制干扰，探测目标的目的，从而影响雷达 系统的后续处理。另一方面，对于脉冲多普勒雷达，当目标与雷达的距离 大于脉冲重复周期内所能达到的最大距离时，目标的回波信号不会落在当 前脉冲周期内，此时测得的目标距离为非真实距离，会产生距离模糊假目标。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种频率捷变雷达抗脉间假 目标的信号处理方法，实现脉间频率捷变雷达体制的积累，不仅可以有效 抑制干扰信号，同时能够抗距离模糊目标。
本发明的一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，包括以下 步骤：
步骤1，对接收的二维信号进行脉冲压缩处理，获得脉冲压缩后的二维 矩阵；
步骤2，根据需求确定感兴趣的速度序列；
对于所述二维矩阵中的每个脉冲，分别利用感兴趣的速度序列中的各 个速度，构造其相应的相位补偿因子；
步骤3，对于感兴趣的速度序列中的每个速度，以各个脉冲对应的相位 补偿因子作为加权因子，将所述二维矩阵中的各个脉冲进行加权求和，得 到每个速度下的加权求和的结果，完成信号处理。
其中，所述步骤2中，在感兴趣的速度序列的第q个速度vq下，对于 第n个脉冲的相位补偿因子为：
式中，q＝1，2，3…Q，Q为感兴趣的速度序列长度，fn为第n个脉冲 的工作频率，n为脉冲序号，n＝1,2,3…N，N为发射的脉冲总数，PRT为 脉冲重复周期，c为电磁波传播速度。
其中，所述步骤1中，通过将接收二维信号与参考信号做卷积处理， 实现对各单脉冲的脉冲压缩；其中，所述参考信号与雷达发射信号具有相 同的形式。
其中，对于第n个脉冲，所述卷积处理过程为：
Sc(n,r)＝conv[Sref(t),S(n,t)] (2)
其中，Sc(n,r)为脉冲压缩后的二维矩阵的第n个脉冲，符号conv表示卷 积处理，S(n,t)为接收的二维信号，Sref(t)为所述参考信号，t为时间，r为 距离；
其中，Tp为信号脉宽，Kr为线性调频率。
其中，所述步骤3中，对于感兴趣的速度序列中的第q个速度，所述 加权求和的结果为：
Sig(vq,r)为感兴趣的速度序列中的第q个速度下，所述二维矩阵中的各 个脉冲加权求和后的结果，符号表示求和处理，Sc(n,r)为脉冲压缩后的二 维矩阵的第n个脉冲，r为距离。
其中，所述步骤3中，对于感兴趣的速度序列中的第q个速度，所述 加权求和的结果为：
Sig(vq,r)为感兴趣的速度序列中的第q个速度下，所述二维矩阵中的各 个脉冲加权求和后的结果，符号表示求和处理，Sc(n,r)为脉冲压缩后的二 维矩阵的第n个脉冲，r为距离。
有益效果：
本发明的一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，由于雷达 系统可以准确获得发射频率的跳变规律，因此当感兴趣的速度序列为目标 所对应的速度时，补偿因子可以使目标信号的多普勒相位得到理想补偿， 从而形成积累峰值；而由于干扰信号的工作频率与构造补偿因子时使用的频率不同，因此无法形成积累峰值，从而达到了抑制干扰的目的，能够有 效地抑制掉产生距离模糊的目标信号，较传统的脉间频率捷积累方法相比， 效果更好，实现简单，更具有应用优势。
附图说明
图1为传统脉冲多普勒雷达体制信号处理流程；
图2为本发明脉间频率捷变雷达信号处理流程；
图3(a)为传统脉冲多普勒雷达体制相参积累结果，图3(b)为其剖面图；
图4(a)为脉间频率捷变雷达体制相参积累结果，图4(b)为其剖面图；
图5(a)为脉间频率捷变雷达体制下本发明方法的积累结果，图5(b)为其 剖面图；
图6(a)为本发明方法在有干扰目标时，目标距离为1000m，设置一个距 离1000m的转发干扰目标，采用本发明脉间频率捷变雷达体制的信号处理 方法后的积累结果，图6(b)为图6(a)的剖面图；
图6(c)为本发明方法在有干扰目标时，目标距离为1000m，设置一个距 离800m的转发干扰目标，采用本发明脉间频率捷变雷达体制的信号处理方 法后的积累结果，图6(d)为图6(c)的剖面图；
图7(a)为本发明方法对距离模糊目标的抑制结果，图7(b)为其剖面图；
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
对于传统的脉冲多普勒雷达，其工作频率在脉冲间固定，相应的经典 信号处理流程如图1所示。基于该处理流程，在相参积累输出中，目标与 干扰都将形成峰值，从而影响雷达系统的后续处理。
而当系统采用脉间频率捷变后，由于目标相位在脉冲间不再服从线性 变化，则基于上述处理流程，目标与干扰都无法形成峰值，同样无法达到抑制干扰，探测目标的目的。
假设系统采用脉间频率捷变体制，则对于目标回波，其信号可以表示 为：
其中：表示信号包络，Tp为信号脉宽，τ为传播延时，Kr为 线性调频率，fn为第n个脉冲的工作频率。
假设目标初始距离为R0，径向速度为v，则传播延时可以表示为：
其中：PRT为脉冲重复周期，c为电磁波传播速度，其中n为脉冲序号， 同时也为相应的工作频率序号，n＝1,2,3…N，N为发射的脉冲总数。
而对于转发式干扰，其截获雷达信号并进行转发，对于转发延时大于 一个脉冲重复周期的情况，其信号可以表示为：
其中：fk为在第k个脉冲重复周期干扰信号对应的转发频率，在上述假 设下有fk≠fn，τ'为干扰信号的传播延时。
本发明提出一种针对脉间频率捷变雷达体制的信号处理方法，其流程 如图2所示，其步骤如下：
步骤1，对接收的二维信号进行脉冲压缩处理；
脉冲压缩为雷达信号处理中的经典成熟算法，通过对参考信号与接收 信号做卷积处理，实现对各单脉冲回波的脉冲压缩，达到提高信噪比和改 善分辨率的目的。其中，参考信号与雷达发射信号具有相同的形式，参考 信号表示为：
脉冲压缩过程可以表示为：
Sc(n,r)＝conv[Sref(t),S(n,t)] (9)
Sc(n,r)为脉冲压缩后的二维矩阵的第n个脉冲，r为距离，符号conv 表示卷积处理；
步骤2，根据需求确定感兴趣的速度序列；
对于所述二维矩阵中的每个脉冲，分别利用感兴趣的速度序列中的各 个速度，构造其相应的相位补偿因子；
其中，在感兴趣的速度序列的第q个速度vq下，对于第n个脉冲的相位 补偿因子为：
式中，q＝1，2，3…Q，Q为感兴趣的速度序列长度，fn为第n个脉冲 的工作频率，PRT为脉冲重复周期，c为电磁波传播速度。
步骤3，对于感兴趣的速度序列中的每个速度，以各个脉冲对应的相位 补偿因子作为加权因子，将所述二维矩阵中的各个脉冲进行加权求和，得 到每个速度下的加权求和的结果，完成信号处理。
对于感兴趣的速度序列中的第q个速度，所述加权求和的结果为：
Sig(vq,r)为感兴趣的速度序列中的第q个速度下，所述二维矩阵中的各 个脉冲加权求和后的结果，符号表示求和处理。
由于雷达系统可以准确获得发射频率的跳变规律，因此当vq＝vT时(vT为 目标所对应的速度)，补偿因子可以使目标信号的多普勒相位得到理想补偿， 从而形成积累峰值；而由于干扰信号的工作频率与构造补偿因子时使用的 频率不同，因此无法形成积累峰值，从而达到了抑制干扰的目的。
实施例：
在本实例中，相关参数如下：
表1仿真参数
参数名 参数值 参数名 参数值
工作频率(起始) 10GHz 采样率 50MHz
脉宽 1μs 脉冲重复周期 10μs
带宽 20MHz 积累脉冲数 32
目标距离 1000m 目标速度 30m/s
对于传统的脉冲多普勒雷达，在相应的经典信号处理后目标与干扰都 将形成峰值；当系统采用脉间频率捷变后，基于传统的处理流程，目标与 干扰都无法形成峰值。目标距离为1000m，设置一个距离800m的转发干扰目标，对于传统的脉冲多普勒雷达，经过相参积累后其结果如图3所示， 对于脉间频率捷变雷达体制，经过相参积累后其结果如图4所示。
当无干扰时，采用本发明脉间频率捷变雷达体制的信号处理方法，积 累后目标可以形成峰值，如图5所示。当存在干扰时，目标距离为1000m， 设置一个距离1000m的转发干扰目标，采用本发明脉间频率捷变雷达体制 的信号处理方法后，积累结果如图6(a)(b)所示；目标距离为1000m，设置 一个距离800m的转发干扰目标，采用本发明脉间频率捷变雷达体制的信号 处理方法后，积累结果如图6(c)(d)所示，目标积累后可以形成峰值，而干 扰目标不能有效积累，达到抑制干扰目的。
在1500m和2500m处设置两个目标，2500m处的目标会产生模糊，采 用本发明脉间频率捷变雷达体制的信号处理方法后，积累结果如图7所示， 模糊目标无法有效积累形成峰值，达到抑制效果。
通过仿真结果可以看出本发明脉间频率捷变雷达体制的信号处理方法 的有效性，因此利用本发明的方法可以实现对干扰信号和距离模糊目标的抑制。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明 的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对接收的二维信号进行脉冲压缩处理，获得脉冲压缩后的二维矩阵；
步骤2，根据需求确定感兴趣的速度序列；
对于所述二维矩阵中的每个脉冲，分别利用感兴趣的速度序列中的各个速度，构造其相应的相位补偿因子；
步骤3，对于感兴趣的速度序列中的每个速度，以各个脉冲对应的相位补偿因子作为加权因子，将所述二维矩阵中的各个脉冲进行加权求和，得到每个速度下的加权求和的结果，完成信号处理；
所述步骤2中，在感兴趣的速度序列的第q个速度vq下，对于第n个脉冲的相位补偿因子为：
式中，q＝1，2，3…Q，Q为感兴趣的速度序列长度，fn为第n个脉冲的工作频率，n为脉冲序号，n＝1,2,3…N，N为发射的脉冲总数，PRT为脉冲重复周期，c为电磁波传播速度；
所述步骤1中，通过将接收二维信号与参考信号做卷积处理，实现对各单脉冲的脉冲压缩；其中，所述参考信号与雷达发射信号具有相同的形式；
所述步骤3中，对于感兴趣的速度序列中的第q个速度，所述加权求和的结果为：
Sig(vq,r)为感兴趣的速度序列中的第q个速度下，所述二维矩阵中的各个脉冲加权求和后的结果，符号表示求和处理，Sc(n,r)为脉冲压缩后的二维矩阵的第n个脉冲，r为距离。
2.如权利要求1中所述的频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法，其特征在于，对于第n个脉冲，所述卷积处理过程为：
Sc(n,r)＝conv[Sref(t),S(n,t)] (2)
其中，Sc(n,r)为脉冲压缩后的二维矩阵的第n个脉冲，符号conv表示卷积处理，S(n,t)为接收的二维信号，Sref(t)为所述参考信号，t为时间，r为距离；
其中，Tp为信号脉宽，Kr为线性调频率。
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