CN114089288A - 一种相控阵雷达抗干扰方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相控阵雷达领域,提供了一种相控阵雷达抗干扰方法、装置及存储介质,方法包括:利用接收通道采样并存储数据;利用空域压缩技术进行波束形成,在同一方位角形成两个不同波束的数据矩阵;采用时域压缩技术对两个不同波束的数据矩阵进行距离维的抽取并求和;利用脉冲压缩技术进行脉冲维的时域滤波;利用频域压缩技术得到不同尺度的数据矩阵;分别对不同尺度的数据矩阵进行多普勒处理得到不同尺度的多普勒滤波结果;分别对不同尺度的多普勒滤波结果进行检测与融合,得到最终检测结果;本发明提供的相控阵雷达抗干扰方法使相控阵雷达具备了同时抑制旁瓣干扰、主瓣干扰、主副瓣混合干扰的能力,兼备高速和低速目标同时检测的优点。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵雷达领域,更具体地,涉及一种相控阵雷达抗干扰方法、装置及存储介质。
背景技术
雷达作为重要的装备,在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。其中,大型相控阵雷达则是国之重器,相对传统的小型相控阵雷达而言,大型相控阵雷达阵面大、阵元多、可重构单元多,同等情况下,更容易实现多波束、多功能、子阵灵活重组等等,因此在国家预警监视领域具有不可替代的作用。
传统的天波超视距雷达(OTHR)主要考虑电离层扰动、雷电、流星等无源干扰的影响,但随着现代电子技术的广泛使用和电子对抗技术的发展,OTHR在使用过程中受到了调幅广播电台、短波通信、有意电子干扰等有源干扰的影响。通过近年来的一些事例,可以看出这些有源干扰越来越多,对装备的使用带来的很多限制。虽然OTHR具有自适应抗旁瓣干扰技术,但使用过程中,干扰往往是全频的,而且主瓣、旁瓣和主副瓣混合式干扰,这就对传统的自适应手段使用带来的很大的麻烦。虽然自适应可以较好地抑制旁瓣干扰,但在无干扰时采用自适应手段有时会导致目标能量的损失。而且,如果存在主瓣干扰,则会导致主波束畸变从而无法检测目标。随着干扰技术的发展,针对OTHR的灵巧干扰、欺骗干扰和各种转发式干扰也会大量出现,这就会进一步降低OTHR的工作效能。从上述的分析可以看出,有源干扰复杂多变、组合方式多样,想通过自适应一种手段很难达到良好的效果是很难的,也是不可行的。
鉴于此,克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:
有源干扰复杂多变、组合方式多样,传统的天波超视距雷达虽然可以通过自适应抑制旁瓣干扰,但在无干扰时采用自适应手段有时会导致目标能量的损失;而且,使用过程中的干扰往往是全频的,包括主瓣、旁瓣和主副瓣混合式干扰,如果存在主瓣干扰,则会导致主波束畸变从而无法检测目标。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,本发明提供了一种相控阵雷达抗干扰方法,包括:
步骤1:利用相控阵雷达的接收通道采样并存储数据;
优选地,所述步骤2中,所述步骤2中,在同一方位角形成两个不同波束的数据矩阵和,其中,为常规波束形成,采用带指向的幅度加权,权矢量包括海明窗或海宁窗;为自适应波束形成,采用全自适应加权或降秩自适应加权。
优选地,所述步骤5中的频域压缩,具体包括:对数据矩阵按脉冲维进行抽取,得到压缩后的数据矩阵、、和,另外,按相邻脉冲抽取并求和,得到数据矩阵,对数据矩阵按脉冲维进行抽取得到压缩后的数据矩阵、、、,另外,按相邻脉冲抽取并求和得到数据矩阵。
优选地,所述步骤7中的检测与融合,对和、和、和以及和进行检测时,只检测其中的高速目标区,检测算法采用CA-CFAR或取大CFAR;对和进行检测时,只检测低速目标区,检测算法采用十字CFAR或取小CFAR。
第二方面,本发明提供了一种相控阵雷达抗干扰装置,用于实现第一方面所述的相控阵雷达抗干扰方法,装置包括:接收通道模块、空域压缩模块、时域压缩模块、脉冲压缩模块、频域压缩模块、多普勒处理模块以及检测融合模块;
所述接收通道模块,用于获取相控阵雷达的多通道数据;
所述空域压缩模块,用于形成同一方位角的两个不同的波束数据矩阵;
所述时域压缩模块,用于对波束数据矩阵进行距离维抽取并求和;
所述脉冲压缩模块,用于对抽取压缩后的数据矩阵进行脉冲维的时域滤波;
所述频域压缩模块,用于通过频域压缩得到不同尺度的数据矩阵,实现数据矩阵的分组;
所述多普勒处理模块,用于对不同尺度的数据矩阵进行多普勒处理,实现对不同尺度的数据矩阵的滤波;
所述检测融合模块,用于将同一尺度的数据矩阵进行检测融合,再对不同尺度的数据进行融合,得到最终检测结果。
优选地,所述相控阵雷达抗干扰装置还包括:
至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,用于执行第一方面所述的相控阵雷达抗干扰方法。
第三方面,本发明提供了一种非易失性计算机存储介质,计算机存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被一个或多个处理器执行,用于完成第一方面所述的相控阵雷达抗干扰方法。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明由于采用空域、时域、频域多维信息进行抗干扰处理,可以最大限度地抑制干扰,从而保证目标的有效检测;
(2)目标检测时采用了常规处理通道和自适应通道相互印证的方式进行,从而最大程度上避免了目标的丢失;
(3)频域压缩技术使得目标检测过程中,采用了不同尺度下处理,在保证高速目标有效检测的同时,也极大地拓展了低速目标的检测,兼顾了对空工作和对海工作模式;
(4)本发明提供的相控阵雷达抗干扰方法只涉及信号处理流程,即只需要升级处理系统和软件即可,不改变其它系统结构,具有推广应用价值。
附图说明
图1为本发明提供的一种相控阵雷达抗干扰方法的流程示意图;
图2为本发明提供的一种相控阵雷达抗干扰装置的结构框架图;
图3为本发明提供的一种相控阵雷达抗干扰装置的结构框架图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1:
本发明实施例提供了一种相控阵雷达抗干扰方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤1:利用相控阵雷达的接收通道采样并存储数据;
本发明通过充分利用相控阵雷达的空域、距离域、多普勒域等不同手段实现抗干扰处理,然后进行融合检测,从而实现在强地海杂波背景下的主副瓣有源干扰的抑制,达到高速和低速目标的融合检测。首先,利用雷达的接收通道获取相控阵雷达的多通道数据;利用空域压缩技术得到同一方位的两个波束;通过时域压缩对两个波束数据进行积累;利用脉冲压缩技术实现对两个压缩数据的时域滤波;通过频域压缩来实现数据的分组;再通过多普勒处理技术实现对分组数据的滤波;最后利用不同分组数据进行检测,将检测的结果进行融合,得到最终的目标检测结果。由于此时的相控阵雷达综合利用了空域、时域、多普勒域的信息,所以使雷达具备了同时抑制旁瓣干扰、主瓣干扰、主副瓣混合干扰的能力,兼备高速和低速目标同时检测的优点。
例如,假设存在128个阵元接收数据,每个阵元接收256个脉冲,每个脉冲采样2000个距离单元。
直接对和进行脉冲压缩,得到脉压后的数据矩阵和数据矩阵,其维数分别为256x500;是对按距离维进行频域脉冲压缩所得,是对矩阵按距离维进行频域脉冲压缩所得,这里的频域脉冲压缩技术也可以替代成时域脉冲压缩技术。
对按脉冲维进行抽取,每64个相邻脉冲构成一个数据矩阵,分别得到、、和共四个维度为64x500的数据矩阵,同时对按4倍抽取压缩并求和得到;对按脉冲维进行抽取,每64个相邻脉冲构成一个数据矩阵,分别得到、、和共四个维度为64x500的数据矩阵,同时对按4倍抽取压缩并求和得到。
其中,在对和、和、和以及和进行检测时,只检测其中的高速目标区,检测算法采用单元平均恒虚警算法(Cell Averaging Constant FalseAlarm Rate,简称CA-CFAR);对和进行检测时,只检测低速目标区,检测算法采用十字CFAR,其中,CFAR为恒虚警算法 (Constant False Alarm Rate,简称CFAR);和、和、和以及和用于空中工作模式的检测与融合,和用于对海工作模式的检测与融合。
在本发明实施例中,步骤5中的频域压缩,具体包括:对数据矩阵按脉冲维进行抽取,得到压缩后的数据矩阵、、和,另外,按相邻脉冲抽取并求和,得到数据矩阵,对数据矩阵按脉冲维进行抽取得到压缩后的数据矩阵、、、,另外,按相邻脉冲抽取并求和得到数据矩阵。
在本发明实施例中,恒虚警算法(Constant False Alarm Rate,简称CFAR),步骤7中的检测与融合,对和、和、和以及和进行检测时,只检测其中的高速目标区,检测算法采用单元平均恒虚警算法(Cell Averaging Constant FalseAlarm Rate,简称CA-CFAR)或取大CFAR;对和进行检测时,只检测低速目标区,检测算法采用十字CFAR或取小CFAR。
实施例2:
本发明还提供一种相控阵雷达抗干扰装置,如图2所示,包括:接收通道模块、空域压缩模块、时域压缩模块、脉冲压缩模块、频域压缩模块、多普勒处理模块以及检测融合模块。
所述接收通道模块,用于获取相控阵雷达的多通道数据。
所述空域压缩模块,用于形成同一方位角的两个不同的波束数据矩阵。
所述时域压缩模块,用于对波束数据矩阵进行距离维抽取并求和。
所述脉冲压缩模块,用于对抽取压缩后的数据矩阵进行脉冲维的时域滤波。
所述频域压缩模块,用于通过频域压缩得到不同尺度的数据矩阵,实现数据矩阵的分组。
所述多普勒处理模块,用于对不同尺度的数据矩阵进行多普勒处理,实现对不同尺度的数据矩阵的滤波。
所述检测融合模块,用于将同一尺度的数据矩阵进行检测融合,再对不同尺度的数据进行融合,得到最终检测结果。
在本发明实施例中,所述相控阵雷达抗干扰装置,如图3所示,还包括:一个或多个处理器21以及存储器22。其中,图3中以一个处理器21为例。
处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接,图3中以通过总线连接为例。
存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序,如实施例1中的相控阵雷达抗干扰方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令,从而执行相控阵雷达抗干扰方法。
存储器22可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。
所述程序指令存储在所述存储器22中,当被所述一个或者多个处理器21执行时,执行上述实施例1中的相控阵雷达抗干扰方法,例如,执行以上描述的图1所示的各个步骤。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行,例如图3中的一个处理器21,可使得上述一个或多个处理器可执行实施例1中的相控阵雷达抗干扰方法。
值得说明的是,上述装置内的模块之间的信息交互、执行过程等内容,由于与本发明的方法实施例基于同一构思,具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述,此处不再赘述。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种相控阵雷达抗干扰方法,其特征在于,包括:
步骤1:利用相控阵雷达的接收通道采样并存储数据;
8.一种相控阵雷达抗干扰装置,其特征在于,用于实现权利要求1-7任一所述的相控阵雷达抗干扰方法,装置包括:接收通道模块、空域压缩模块、时域压缩模块、脉冲压缩模块、频域压缩模块、多普勒处理模块以及检测融合模块;
所述接收通道模块,用于获取相控阵雷达的多通道数据;
所述空域压缩模块,用于形成同一方位角的两个不同的波束数据矩阵;
所述时域压缩模块,用于对波束数据矩阵进行距离维抽取并求和;
所述脉冲压缩模块,用于对抽取压缩后的数据矩阵进行脉冲维的时域滤波;
所述频域压缩模块,用于通过频域压缩得到不同尺度的数据矩阵,实现数据矩阵的分组;
所述多普勒处理模块,用于对不同尺度的数据矩阵进行多普勒处理,实现对不同尺度的数据矩阵的滤波;
所述检测融合模块,用于将同一尺度的数据矩阵进行检测融合,再对不同尺度的数据进行融合,得到最终检测结果。
9.如权利要求8所述的相控阵雷达抗干扰装置,其特征在于,还包括:
至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,用于执行权利要求1-7任一所述的相控阵雷达抗干扰方法。
10.一种非易失性计算机存储介质,其特征在于,包括:计算机存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被一个或多个处理器执行,用于完成权利要求1-7任一所述的相控阵雷达抗干扰方法。
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