CN115629360A - 一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法 - Google Patents

一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，应用于干扰机，包括以下步骤：步骤10，接收雷达发出的雷达发射脉冲信号；步骤20，将雷达发射脉冲信号处理后进行采样，得到前端雷达脉冲信号；步骤30，将前端雷达脉冲信号进行多次复制，得到第一干扰信号
Figure 648893DEST_PATH_IMAGE002
；步骤40，将第一干扰信号
Figure 935518DEST_PATH_IMAGE004
调制上噪声信号，得到第二干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；步骤50，进行扫频处理，得到目标干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；步骤60，进行D/A转换后进行低通滤波处理；步骤70，通过混频器上变频到雷达的中心载波频率后输出回波干扰信号。本发明兼顾相参的增益以及采样处理效率，且兼具压制干扰与欺骗干扰的效果。

Description

一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法。
背景技术
雷达是一种电子系统，其目的是检测目标和测量目标的距离、角度和速度。雷达需要通过天线发射射频脉冲信号，通过测量所发送的脉冲和由雷达接收机检测到的目标回波之间的时间来计算距离。随着雷达技术的迅猛发展，对雷达的作用距离、分辨能力和测量精度等的要求也越来越高。为了解决测距精度和距离分辨力以及测速精度和速度分辨力之间的矛盾，必须采用具有大时宽带宽乘积的复杂信号形式。由于线性调频信号具有突出的特性，于是线性调频脉冲及其匹配处理—脉冲压缩被首先提了出来，他的应用领域非常广泛，特别是在雷达系统中的应用已经非常普遍，因此，针对线性调频脉冲压缩雷达的干扰方法就成为雷达电子战领域的研究热点。
现有干扰分为压制干扰和欺骗干扰，但是，压制干扰大部分都是非相参干扰，其需要较大的干扰功率才可以产生良好效果，而欺骗干扰绝大部分需要接收完整的雷达信号后，再进行采样和后续的处理工作，处理时间较长，处理效率较低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，应用于干扰机，包括以下步骤：
步骤10，接收雷达发出的雷达发射脉冲信号；
步骤20，将所述雷达发射脉冲信号处理后进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，所述前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度；
步骤30，将所述前端雷达脉冲信号进行多次复制，得到第一干扰信号
Figure 63111DEST_PATH_IMAGE001
；其中，所述第一干扰信号
Figure 952570DEST_PATH_IMAGE002
的长度与所述雷达发射脉冲信号的长度相同；
步骤40，将所述第一干扰信号
Figure 18615DEST_PATH_IMAGE003
调制上与所述雷达的带宽相同的噪声信号，得到第二干扰信号
Figure 600906DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤50，根据预设频率调制项对所述第二干扰信号
Figure 119612DEST_PATH_IMAGE005
进行扫频处理，得到目标干扰信号
Figure 812761DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤60，将所述目标干扰信号
Figure 467734DEST_PATH_IMAGE007
进行D/A转换后进行低通滤波处理；
步骤70，将低通滤波处理后的信号通过混频器上变频到所述雷达的中心载波频率后，输出回波干扰信号。
在本发明的一个实施例中，所述步骤20包括：
步骤21，将所述雷达发射脉冲信号进行下变频处理，得到中频信号；
步骤22，将所述中频信号进行低通滤波后再进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，所述前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度。
在本发明的一个实施例中，所述第一干扰信号
Figure 220926DEST_PATH_IMAGE008
的表达式为：
Figure 226928DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，
Figure 723768DEST_PATH_IMAGE011
表示所述采样时间，
Figure 498826DEST_PATH_IMAGE012
表示复制的次数，
Figure 157341DEST_PATH_IMAGE014
表示所述前端雷达脉冲信号。
在本发明的一个实施例中，所述步骤40的具体步骤包括：
将所述第一干扰信号
Figure 650639DEST_PATH_IMAGE015
在时域对高斯噪声信号
Figure 685591DEST_PATH_IMAGE016
进行乘积处理，得到第二干扰信号
Figure 580735DEST_PATH_IMAGE017
；其中，所述高斯噪声信号
Figure 410151DEST_PATH_IMAGE018
为与所述雷达的带宽相同的噪声信号；
所述第二干扰信号
Figure 390745DEST_PATH_IMAGE019
的表达式为：
Figure 229388DEST_PATH_IMAGE020
。
在本发明的一个实施例中，所述步骤50的具体步骤包括：
将所述预设频率调制项与所述第二干扰信号
Figure 713459DEST_PATH_IMAGE021
相乘，得到所述目标干扰信号
Figure 572831DEST_PATH_IMAGE022
；
所述目标干扰信号
Figure 650508DEST_PATH_IMAGE023
的表达式为：
Figure 417476DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure 896999DEST_PATH_IMAGE027
表示所述预设频率调制项，
Figure 458430DEST_PATH_IMAGE029
表示频率，
Figure 23403DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 328483DEST_PATH_IMAGE032
表示预设频率步进次数，
Figure 662512DEST_PATH_IMAGE033
表示预设频率调制总频率；
Figure 394845DEST_PATH_IMAGE034
表示扫频步长。
本发明的有益效果：
本发明通过截取雷达脉冲信号前端部分进行复制，所以其信号有原始雷达信号信息，经过脉冲压缩后可以获得部分增益，从而不需要很大的干扰功率就可获得很好的效果。本发明通过在接收到雷达脉冲信号的一瞬间，就已经进行短脉冲采样，截取前端脉冲信号并迅速进行复制，快速填充形成与原始雷达发射脉冲信号长度相同的信号，所以本发明在雷达回波形成前，对绝大部分回波信号都可造成影响，且通过高斯噪声调制项使得干扰信号湮没了雷达信号，呈现了压制特性，通过频率调制项对信号进行调制，使得脉压后的干扰信号出现尖峰，伪装成真实目标，呈现了欺骗特性。本发明兼顾相参的增益以及采样处理效率，且兼具压制干扰与欺骗干扰效果，导致接收者无法判断是哪种干扰样式影响了回波正常接收，达到干扰的目的。
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为本发明实施例提供的一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的前端雷达脉冲信号和第一干扰信号的示意图；
图3为本发明实施例提供的干信比为20dB的仿真结果频域图；
图4为本发明实施例提供的干信比为20dB的仿真结果脉压时域图；
图5为未受到干扰的雷达回波信号的脉压时域图。
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
如图1所示，一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，应用于干扰机，包括以下步骤：
步骤10，接收雷达发出的雷达发射脉冲信号。干扰机的接收器接收雷达发射的雷达发射脉冲信号。
步骤20，将雷达发射脉冲信号处理后进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度。
具体地，步骤20包括步骤21和步骤22：
步骤21，将雷达发射脉冲信号进行下变频处理，得到中频信号；
本步骤中，接收器将雷达发射脉冲信号输入混频器中进行下变频处理，将雷达发射脉冲信号转换成中频信号。
步骤22，将中频信号进行低通滤波后再进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度。
混频器将中频信号输入低通滤波器中进行低通滤波处理后，低通滤波器将处理后的信号输入A/D转换器中，A/D转换器对输入的信号进行快速短脉冲采样，得到一段短雷达脉冲信号，也即是得到上述的前端雷达脉冲信号。
步骤30，将前端雷达脉冲信号进行多次复制，得到第一干扰信号
Figure 447115DEST_PATH_IMAGE035
；其中，第一干扰信号
Figure 290306DEST_PATH_IMAGE036
的长度与雷达发射脉冲信号的长度相同；
本步骤中，如图2所示，干扰机的信号处理模块将前端雷达脉冲信号进行循环复制填充，填充成完整的脉冲信号，即一开始的前端雷达脉冲信号
Figure 744421DEST_PATH_IMAGE038
，通过循环复制
Figure 647655DEST_PATH_IMAGE039
次得到与原始雷达脉冲信号（雷达发射脉冲信号）长度相同的第一干扰信号
Figure 187220DEST_PATH_IMAGE040
，即
Figure 845821DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 154443DEST_PATH_IMAGE043
表示采样时间。
步骤40，将第一干扰信号
Figure 228578DEST_PATH_IMAGE003
调制上与雷达的带宽相同的噪声信号，得到第二干扰信号
Figure 989861DEST_PATH_IMAGE044
；
本步骤中，干扰机的信号处理模块将第一干扰信号
Figure 440434DEST_PATH_IMAGE045
调制上高斯噪声信号
Figure 603562DEST_PATH_IMAGE046
，其中，均值及方差均可调，具体地，将第一干扰信号
Figure 848598DEST_PATH_IMAGE047
在时域对高斯噪声信号
Figure 362756DEST_PATH_IMAGE048
进行乘积处理，即
Figure 351441DEST_PATH_IMAGE049
。
步骤50，根据预设频率调制项对第二干扰信号
Figure 369075DEST_PATH_IMAGE050
进行扫频处理，得到目标干扰信号
Figure 50592DEST_PATH_IMAGE051
；
本步骤中，预先设定预设频率步进次数
Figure 786467DEST_PATH_IMAGE052
以及预设频率调制总频率
Figure 578843DEST_PATH_IMAGE053
，扫频步长为
Figure 450984DEST_PATH_IMAGE054
，得到频率
Figure 303402DEST_PATH_IMAGE056
，然后得到预设频率调制项
Figure 526573DEST_PATH_IMAGE058
，最终干扰机的信号处理模块将预设频率调制项
Figure 857060DEST_PATH_IMAGE060
与第二干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE061
相乘得到目标干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE063
。
步骤60，将目标干扰信号
Figure 911604DEST_PATH_IMAGE064
进行D/A转换后进行低通滤波处理。
本步骤中，干扰机信号处理模块将目标干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE065
输入D/A转换器进行处理，然后再输入低通滤波器进行处理。
步骤70，将低通滤波处理后的信号通过混频器上变频到雷达的中心载波频率后，输出回波干扰信号。
本步骤中，低通滤波器将处理后的信号输入混频器，通过混频器上变频到雷达的中心载波频率，最终将回波干扰信号发射回去。
本发明由于是截取雷达发射脉冲信号的前端部分进行复制，所以其信号有原始雷达信号信息，经过脉冲压缩后可以获得部分增益，从而不需要很大的干扰功率就可获得很好的效果，而常见的欺骗干扰如切片干扰，其要接收一个完整脉冲时间后，进行采样切片截取处理，然后进行分块填充，虽然欺骗效果出色，但切片填充环节比本发明耗时长，本发明是在接收到脉冲信号的那一瞬间，就已经进行短脉冲采样，截取前端脉冲信号并迅速进行复制，快速填充满原始雷达脉冲信号，所以本发明在雷达回波形成前，对绝大部分回波信号都可造成影响，且通过高斯噪声调制项以及预设频率调制项对信号进行调制，其最终兼备压制以及欺骗干扰的特点，本发明兼顾相参的增益以及采样的短时间，且兼具压制干扰与欺骗干扰效果，从而导致干扰的影响程度也会更大，最终导致后续接收者很难判断是哪种干扰样式影响了回波正常接收，达到了干扰的目的。
本发明结合前端复制转发干扰的优点，对于雷达信号进行短采样来使得效率提高，而通过脉冲压缩操作后也能使得干扰信号获得部分增益，添加高斯噪声调制项使得干扰信号湮没了雷达信号，呈现了压制特性，添加的预设频率调制项使得脉压后的干扰信号出现尖峰，伪装成真实目标，呈现了欺骗特性。
综上，现有技术中压制干扰大部分都是非相参干扰，其需要干扰功率很大才可以产生良好效果，而欺骗干扰绝大部分需要接收完整的雷达信号后，再进行采样和后续的处理工作，本发明的处理时间会比常规的欺骗干扰要短，所以兼顾相参的增益以及采样的短时间，且兼具压制干扰与欺骗干扰效果。
实施例二
我们基于实施例一中的步骤进行仿真，在仿真中，雷达发射脉冲信号带宽为
Figure 403765DEST_PATH_IMAGE066
Hz，我们设采样率为
Figure DEST_PATH_IMAGE067
Hz，将雷达脉冲发射信号进行短采样，采样时间为
Figure 442128DEST_PATH_IMAGE068
s，得到一段脉冲信号（前端雷达脉冲信号），该段脉冲信号采样点数为90个，我们将该段脉冲信号进行循环复制16次，填充成完整脉冲信号，随后对该完整脉冲信号进行均值为0、方差为1的高斯噪声调制，最后设置频率调制项步长为
Figure DEST_PATH_IMAGE069
Hz，频率步长的选取取决于雷达带宽，要远小于雷达带宽，选取范围为雷达带宽的
Figure 45148DEST_PATH_IMAGE070
效果最好，步进次数为100，步进次数越多干扰信号的幅度也会越大，且频率调制的总范围要大于雷达带宽，得到频率和预设频率调制项后，最终得到目标干扰信号，处理后输出回波干扰信号。
通过图4和图5的脉压时域图可知，该干扰在有底噪的同时，其还存在许多尖峰，图5的正常信号的脉冲压缩后的幅度在图4中无法找到，从而难以分辨真假目标，兼顾压制干扰与欺骗干扰效果，且在图3的频域图中，每间隔一段频率都会有尖峰。由于干扰信号为原始脉冲信号截取片段进行循环复制的，对脉压后的干扰是有一定增益的，从而对回波接收方抗干扰策略造成较大影响。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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、材料或者特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、材料或者特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 (5)

1.一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，其特征在于，应用于干扰机，包括以下步骤：
步骤10，接收雷达发出的雷达发射脉冲信号；
步骤20，将所述雷达发射脉冲信号处理后进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，所述前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度；
步骤30，将所述前端雷达脉冲信号进行多次复制，得到第一干扰信号
Figure 89779DEST_PATH_IMAGE002
；其中，所述第一干扰信号
Figure 600395DEST_PATH_IMAGE004
的长度与所述雷达发射脉冲信号的长度相同；
步骤40，将所述第一干扰信号
Figure 848974DEST_PATH_IMAGE006
调制上与所述雷达的带宽相同的噪声信号，得到第二干扰信号
Figure 837658DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤50，根据预设频率调制项对所述第二干扰信号
Figure 120872DEST_PATH_IMAGE008
进行扫频处理，得到目标干扰信号
Figure 943334DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤60，将所述目标干扰信号
Figure 803843DEST_PATH_IMAGE010
进行D/A转换后进行低通滤波处理；
步骤70，将低通滤波处理后的信号通过混频器上变频到所述雷达的中心载波频率后，输出回波干扰信号。
2.根据权利要求1所述的一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，其特征在于，所述步骤20包括：
步骤21，将所述雷达发射脉冲信号进行下变频处理，得到中频信号；
步骤22，将所述中频信号进行低通滤波后再进行采样，得到前端雷达脉冲信号；其中，所述前端雷达脉冲信号的采样时间小于脉冲宽度。
3.根据权利要求1所述的一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，其特征在于，所述第一干扰信号
Figure 471585DEST_PATH_IMAGE012
的表达式为：
Figure 733939DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，
Figure 196144DEST_PATH_IMAGE015
表示所述采样时间，
Figure 543949DEST_PATH_IMAGE016
表示复制的次数，
Figure 749802DEST_PATH_IMAGE018
表示所述前端雷达脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，其特征在于，所述步骤40的具体步骤包括：
将所述第一干扰信号
Figure 866663DEST_PATH_IMAGE019
在时域对高斯噪声信号
Figure 765349DEST_PATH_IMAGE020
进行乘积处理，得到第二干扰信号
Figure 600450DEST_PATH_IMAGE021
；其中，所述高斯噪声信号
Figure 344415DEST_PATH_IMAGE022
为与所述雷达的带宽相同的噪声信号；
所述第二干扰信号
Figure 593080DEST_PATH_IMAGE023
的表达式为：
Figure 397088DEST_PATH_IMAGE025
。
5.根据权利要求1所述的一种线性调频的短脉冲采样调制转发干扰信号生成方法，其特征在于，所述步骤50的具体步骤包括：
将所述预设频率调制项与所述第二干扰信号
Figure 719485DEST_PATH_IMAGE026
相乘，得到所述目标干扰信号
Figure 267141DEST_PATH_IMAGE027
；
所述目标干扰信号
Figure 358593DEST_PATH_IMAGE028
的表达式为：
Figure 599082DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 143196DEST_PATH_IMAGE032
表示所述预设频率调制项，
Figure 494543DEST_PATH_IMAGE034
表示频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 909343DEST_PATH_IMAGE036
表示预设频率步进次数，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示预设频率调制总频率；
Figure 445367DEST_PATH_IMAGE038
表示扫频步长。
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