CN116609732A - 反间歇采样转发干扰雷达方法、系统、存储介质及计算机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反间歇采样转发干扰雷达方法、系统、存储介质及计算机，该方法包括：以随机采集到的发射信号中单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出单元信号和拓展单元的信号平均能量；基于信号平均能量和单元信号的幅度进行能量对比，若信号平均能量小于单元信号的幅度，则将单元信号标记为干扰信号；若信号平均能量不小于单元信号的幅度，则将单元信号标记为回波信号；将干扰信号从发射信号中擦除，并对回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排及滤波处理，以恢复目标信号。本发明通过门限识别法快速识别出发射信号中的干扰信号，并对信号进行分离以及重排，恢复出原始发射信号，在计算量低的情况下保证信号恢复的完整性。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，特别涉及一种反间歇采样转发干扰雷达方法、系统、存储介质及计算机。
背景技术
随着现代电子技术的提升，雷达干扰技术和反干扰技术就像一对孪生兄弟也在不断的交织相互成长。在反干扰领域，新型雷达采用脉冲压缩技术可以较好的解决传统压制性干扰等非相干干扰问题，将反干扰技术提升到新到高度。但基于数字射频存储器的干扰器出现后，天平又向着干扰领域倾斜，由于该干扰方式基于数字射频存储器而研制，可通过分段式采样、调制、重排后转发在回波信号内形成脉内实时性干扰，使传统的反干扰技术失效。
为了应对这一问题，反干扰领域尝试使用各种方法，例如：截取匹配滤波方法和分数阶域滤波方法等，但这些方法都有不足之处，前者运算量太大使得在当前硬件系统内很难集成，并且实时性较差；后者实施后目标信号被修改严重，主瓣展宽、旁瓣抬高明显。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种反间歇采样转发干扰雷达方法、系统、存储介质及计算机，以至少解决上述相关技术中的不足。
本发明提出一种反间歇采样转发干扰雷达方法，包括：
随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量，其中，以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量的步骤包括：
获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号。
进一步的，所述预设检测单元两侧的平均幅度的表达式为：
；
；
式中，表示预设检测单元左侧的平均幅度，/>表示预设检测单元右侧的平均幅度，/>表示预设检测单元左侧的幅度，/>表示预设检测单元右侧的幅度，/>为获取的第一个参考单元序号，/>为获取的最后一个参考单元序号，参考单元的总数量/>。
进一步的，所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量的表达式为：
。
进一步的，将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号的步骤包括：
将所述干扰信号进行幅度置零处理，以使所述干扰信号从所述发射信号中擦除；
对所述回波信号和擦除所述干扰信号后的发射信号进行分段以及重排，以得到重排后的回波信号和重排后的发射信号；
将所述重排后的回波信号和所述重排后的发射信号通过相匹配的滤波器进行滤波处理，以得到目标信号。
本发明还提出一种反间歇采样转发干扰雷达系统，包括：
信号采集模块，用于随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
第一信号标记模块，用于基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
第二信号标记模块，用于若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
数据处理模块，用于将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号；
其中，所述信号采集模块包括：
幅度计算单元，用于获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
能量计算单元，用于根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量。
进一步的，所述数据处理模块包括：
信号擦除单元，用于将所述干扰信号进行幅度置零处理，以使所述干扰信号从所述发射信号中擦除；
数据重排单元，用于对所述回波信号和擦除所述干扰信号后的发射信号进行分段以及重排，以得到重排后的回波信号和重排后的发射信号；
数据处理单元，用于将所述重排后的回波信号和所述重排后的发射信号通过相匹配的滤波器进行滤波处理，以得到目标信号。
本发明还提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
本发明还提出一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对随机采集发射信号中的单元信号进行拓展，并根据信号平均能量和门限识别法识别出发射信号中的干扰信号，分离干扰信号，以得到干扰信号的位置信息，根据干扰信息的特点对回波信号和发射信号进行分段、重排并通过匹配滤波器进行滤波，最终恢复出目标信号；通过门限识别法快速识别出发射信号中的干扰信号，并对信号进行分离以及重排，恢复出原始发射信号，在计算量低的情况下保证信号恢复的完整性。
附图说明
图1为本发明第一实施例中反间歇采样转发干扰雷达方法的流程图；
图2为图1中步骤S101的详细流程图；
图3为图1中步骤S104的详细流程图；
图4为本发明第二实施例中反间歇采样转发干扰雷达系统的结构框图；
图5为本发明第三实施例中计算机的结构框图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的反间歇采样转发干扰雷达方法，所述方法具体包括步骤S101至S104：
S101，随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
进一步的，请参阅图2，所述步骤S101具体包括步骤S1011~S1012：
S1011，获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
S1012，根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量。
在具体实施时，由于基于数字射频存储器的分段式干扰器在时域上有两个明显特征：①采用分段式对目标信号采样后实施干扰，因此在采样的过程中目标信号未被干扰；②转发的分段式干扰信号能量远大于目标回波能量。
针对以上两个特点，可随机采集一个单元信号，若该单元信号包含已被干扰部分，则此时的能量一定大于平均能量。在本实施例中，信号的对比均为理论数据，具体做法是，随机采集一个单元信号，以此单元信号为中心向两边拓展P个单元，所采集的信号表达式为：
；
式中，为单元信号的左侧信号表达式，/>为单元信号的右侧信号表达式，由于信号采集为对称性左右同时采集，可知参考单元总数，所采集的单元信号/>为混合信号，其包括雷达发射信号和回波信号，回波信号的表达式为：
；
式中，为回波信号左侧表达式，/>为回波信号的右侧表达式。
设回波信号左、右两侧信号的平均幅度为，预设检测单元左右两边的平均幅度可表示为/>和/>，其中，/>为获取的第一个参考单元序号，为获取的最后一个参考单元序号，则回波信号的平均幅度可表示为：
；
式中，表示预设检测单元左侧的幅度，/>表示预设检测单元右侧的幅度。
S102，基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
S103，若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
在具体实施时，若该发射信号中某个单元信号单元幅度（/>为系数），则将该单元标记为干扰单元，反之则为回波能量，将识别出来的被干扰的单元，并对该段信号进行擦除。
S104，将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号。
进一步的，请参阅图3，所述步骤S104具体包括步骤S1041~S1043：
S1041，将所述干扰信号进行幅度置零处理，以使所述干扰信号从所述发射信号中擦除；
S1042，对所述回波信号和擦除所述干扰信号后的发射信号进行分段以及重排，以得到重排后的回波信号和重排后的发射信号；
S1043，将所述重排后的回波信号和所述重排后的发射信号通过相匹配的滤波器进行滤波处理，以得到目标信号。
在具体实施时，当识别出干扰信号后，对该段信号的幅度置零处理，假设采集到的参考单元总数中有/>，将/>段置零后，则参考单元总数/>，因此发射信号可重新表示为：
；
式中，为重排后的发射信号的每段信号；
对回波信号进行分段及重排，以得到重排后的回波信号：
；
式中，为重排后的回波信号的每段信号；
由于目标信号采样对象本身是由雷达发射的信号，因此，回波信号和雷达信号存在一定关系，例如：散射、叠加、频率跟随等，因此，可以通过与/>之间的关系运算后得到/>和/>，即：
；
式中，表示重排后的发射信号的第/>段信号/>关系运算后的值。
进一步的，获取对应的干扰机的间歇采样脉冲，其表达式为：
；
式中，为创建矩形信号窗口，/>为/>时间间隔冲击响应。
对进行傅里叶级数展开可得：
；
式中，为信号周期，/>为单位时间。
利用上述的构建匹配滤波器/>，将上述的单元信号/>通过匹配滤波器/>，得到脉冲压缩处理后的输出为：
式中，为/>的二阶或多阶导数。
由上式可知，信号由两部分组成分别为主瓣和旁瓣，主瓣为真实信号，旁瓣为欺骗信号。
综上，本发明上述实施例当中的反间歇采样转发干扰雷达方法，通过对随机采集发射信号中的单元信号进行拓展，并根据信号平均能量和门限识别法识别出发射信号中的干扰信号，分离干扰信号，以得到干扰信号的位置信息，根据干扰信息的特点对回波信号和发射信号进行分段、重排并通过匹配滤波器进行滤波，最终恢复出目标信号；通过门限识别法快速识别出发射信号中的干扰信号，并对信号进行分离以及重排，恢复出原始发射信号，在计算量低的情况下保证信号恢复的完整性。
实施例二
本发明另一方面还提出一种反间歇采样转发干扰雷达系统，请查阅图4，所示为本发明第二实施例中的反间歇采样转发干扰雷达系统，包括：
信号采集模块11，用于随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
进一步的，所述信号采集模块11包括：
幅度计算单元，用于获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
能量计算单元，用于根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量。
第一信号标记模块12，用于基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
第二信号标记模块13，用于若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
数据处理模块14，用于将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号。
进一步的，所述数据处理模块14包括：
信号擦除单元，用于将所述干扰信号进行幅度置零处理，以使所述干扰信号从所述发射信号中擦除；
数据重排单元，用于对所述回波信号和擦除所述干扰信号后的发射信号进行分段以及重排，以得到重排后的回波信号和重排后的发射信号；
数据处理单元，用于将所述重排后的回波信号和所述重排后的发射信号通过相匹配的滤波器进行滤波处理，以得到目标信号。
上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的反间歇采样转发干扰雷达系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
实施例三
本发明还提出一种计算机，请参阅图5，所示为本发明第三实施例中的计算机，包括存储器10、处理器20以及存储在所述存储器10上并可在所述处理器20上运行的计算机程序30，所述处理器20执行所述计算机程序30时实现上述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
其中，存储器10至少包括一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器10在一些实施例中可以是计算机的内部存储单元，例如该计算机的硬盘。存储器10在另一些实施例中也可以是外部存储装置，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器10还可以既包括计算机的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器10不仅可以用于存储安装于计算机的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
其中，处理器20在一些实施例中可以是电子控制单元 (Electronic ControlUnit，简称ECU，又称行车电脑)、中央处理器（Central Processing Unit, CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器10中存储的程序代码或处理数据，例如执行访问限制程序等。
需要指出的是，图5示出的结构并不构成对计算机的限定，在其它实施例当中，该计算机可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本发明实施例还提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
本领域技术人员可以理解，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存储介质中，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，“计算机存储介质”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。
计算机存储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，计算机存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的存储介质，因为可以例如通过对纸或其他存储介质进行光学扫描，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所述程序，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它们的组合来实现：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。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种反间歇采样转发干扰雷达方法，其特征在于，包括：
随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量，其中，以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量的步骤包括：
获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号。
2.根据权利要求1所述的反间歇采样转发干扰雷达方法，其特征在于，所述预设检测单元两侧的平均幅度的表达式为：
；
；
式中，表示预设检测单元左侧的平均幅度，/>表示预设检测单元右侧的平均幅度，表示预设检测单元左侧的幅度，/>表示预设检测单元右侧的幅度，/>为获取的第一个参考单元序号，/>为获取的最后一个参考单元序号，参考单元的总数量/>。
3.根据权利要求2所述的反间歇采样转发干扰雷达方法，其特征在于，所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量的表达式为：
。
4.根据权利要求1所述的反间歇采样转发干扰雷达方法，其特征在于，将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号的步骤包括：
将所述干扰信号进行幅度置零处理，以使所述干扰信号从所述发射信号中擦除；
对所述回波信号和擦除所述干扰信号后的发射信号进行分段以及重排，以得到重排后的回波信号和重排后的发射信号；
将所述重排后的回波信号和所述重排后的发射信号通过相匹配的滤波器进行滤波处理，以得到目标信号。
5.一种反间歇采样转发干扰雷达系统，其特征在于，包括：
信号采集模块，用于随机采集发射信号中单元信号，并以所述单元信号为中心向两侧拓展若干拓展单元，以计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量；
第一信号标记模块，用于基于所述信号平均能量和所述单元信号的幅度进行能量对比，若所述信号平均能量小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为干扰信号；
第二信号标记模块，用于若所述信号平均能量不小于所述单元信号的幅度，则将所述单元信号标记为回波信号；
数据处理模块，用于将所述干扰信号从所述发射信号中擦除，并对所述回波信号和擦除后的发射信号依次进行分段、重排以及滤波处理，以恢复对应的目标信号；
其中，所述信号采集模块包括：
幅度计算单元，用于获取参考单元的总数量，并计算出预设检测单元两侧的平均幅度；
能量计算单元，用于根据所述预设检测单元两侧的平均幅度和所述参考单元的总数量计算出所述单元信号和所述拓展单元的信号平均能量。
6.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一所述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
7.一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一所述的反间歇采样转发干扰雷达方法。
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