CN116794611A - 一种恒干信比有源隐身目标干扰方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒干信比有源隐身目标干扰方法及系统，属于雷达技术领域。包括以下步骤：S1、构建数据库和数据库；S2、接收当前雷达信号，获取当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；S3、基于当前频率值、当前测幅码值，于数据库中确定当前干扰机的接收功率；S4、基于当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；S5、对当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，产生隐身目标干扰信号。本发明用脉内相位随机调制方式对雷达信号采样、转发、调制，雷达在目标回波中很难检测和发现目标飞机，干扰效果显著。

Description

一种恒干信比有源隐身目标干扰方法及系统

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种恒干信比有源隐身目标干扰方法及系统。

背景技术

干信比是干扰信号强度（J）与目标回波信号强度（S）的比值，用J/S表示，单位用dB表示。在遮蔽干扰中，增大J/S（或提高干扰信号强度）掩护目标飞机在到达烧穿距离前尽可能地对雷达产生威胁，所以传统干扰方式都让干扰信号功率越大越好。但现代雷达都有各种信号处理技术和抗干扰措施，干扰信号的有效性并不是与干信比成正比，过大的J/S反而会让雷达启动相应的抗干扰措施对干扰信号进行剔除。

因此对抗特定体制的雷达需采用预设的干信比来实现对雷达的有效干扰，在目标距离雷达不同距离上也需要进行恒干信比控制，这样才能在电子对抗中取得最大的效益。

然而，在恒干信比控制下，当雷达信号不断发生变化时，如何基于雷达信号的变化产生隐形目标干扰是一个难题。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种恒干信比有源隐身目标干扰方法及系统。

技术方案：一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，包括以下步骤：

S1、构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数据库，以及关 于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库；

S2、接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；

S3、基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定当前干扰机的接 收功率；

S4、基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；

S5、对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。

进一步地，S4中还包括以下步骤：

基于所述当前干扰机的输出功率，以及当前频率值，于所述数据库中，确定当前 发射衰减码；

基于所述当前发射衰减码，调控干扰机的实际输出功率为所述当前干扰机的输出功率。

进一步地，S5中隐身目标干扰信号的输出产生包括以下步骤：

S5.1、AD芯片对所述当前雷达信号进行采样量化；

S5.2、设置采样宽度pw，于所述当前雷达信号截取相应的雷达信号样本；

S5.3、转发所述雷达信号样本，并基于所述雷达信号样本复制n个雷达信号样本；

S5.4、对n个雷达信号样本均进行脉内相位随机调制，得到长度为n*pw的干扰信号；

S5.5、将长度为n*pw的干扰信号通过DA芯片转为干扰机输出信号；所述干扰机输出信号的输出功率被设置为所述当前干扰机的输出功率；

S5.6对每次收到的雷达信号重复S5.1~ S5.5，产生隐身目标干扰信号。

进一步地，S4中所述预设公式为：

；

其中，为干扰机的输出功率、为干扰机的接收功率、为干信比、为干扰机发 射天线增益。

进一步地，S1中所述数据库、数据库构建过程包括以下步骤：

设置频率范围、干扰机的接收功率范围、发射衰减码范围；于所述频率范围内设置m个频率点，赋予每个频率点上具有相应的频率值；

基于m个频率点、干扰机的接收功率范围，遍历每个频率点和每个干扰机的接收功 率值，测得所有相对应的测幅码值；基于所述频率点、干扰机的接收功率值、测幅码值构建 数据库；

基于m个频率点、发射衰减码范围，遍历每个频率点和每个发射衰减码，测得所有 相对应的干扰机的输出功率；基于所述频率点、发射衰减码、干扰机的输出功率构建数据库。

进一步地，所述频率范围为：3000MHz ~4000MHz。

在另一个技术方案中，提供了一种恒干信比有源隐身目标干扰系统，用于实现如上述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，所述系统包括：

第一模块，被设置为构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数 据库，以及关于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库；

第二模块，被设置为接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；

第三模块，被设置为基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定 当前干扰机的接收功率；

第四模块，被设置为基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；

第五模块，被设置为对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。

有益效果：

（1）本发明首先建立干扰机的接收功率和测幅码值表格，建立干扰机的发射功率和发射衰减码表格，通过在目标飞机上对雷达信号测频和DLVA检波，在FPGA查找幅度码表得出干扰机的接收功率，基于恒干信比计算干扰机的发射功率，查找衰减码表来控制干扰机的输出功率，最后对雷达信号采样、转发、脉内相位随机调制，产生有源隐身目标干扰信号。

（2）本发明采用收发同时模式，对接收到的雷达信号进行测频测幅，用恒干信比公式实时计算和控制干扰机的输出功率；同时对雷达回波进行调制，减小雷达回波信号的相关性，从而降低雷达对目标飞机的检测概率，达到有源隐身目标的目的；减小了雷达在时域信号检测概率，提升了雷达信号处理难度，恒干信比控制使得目标飞机难以被雷达跟踪，从而能够达到有源隐身目标的目的。

（3）本发明在FPGA实现us级恒干信比功率控制，在地面搜索雷达对飞行中的目标探测时干扰功率变化响应时间短，始终能隐蔽目标飞机；同时用脉内相位随机调制方式对雷达信号采样、转发、调制，雷达在目标回波中很难检测和发现目标飞机，干扰效果显著。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是单基地雷达探测目标的物理描述和等效电路；

图3是本发明干扰信号的时域波形；

图4是多普勒噪声干扰和相位随机干扰分别与雷达信号的相关性分析结果；

图5是雷达接收信号频域FFT分析结果。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，包括以下步骤：

S1、构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数据库，以及关 于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库。

进一步地，S1中所述数据库、数据库构建过程包括以下步骤：

设置频率范围、干扰机的接收功率范围、发射衰减码范围；于所述频率范围内设置m个频率点，赋予每个频率点上具有相应的频率值；

基于m个频率点、干扰机的接收功率范围，遍历每个频率点和每个干扰机的接收功 率值，测得所有相对应的测幅码值；基于所述频率点、干扰机的接收功率值、测幅码值构建 数据库；

基于m个频率点、发射衰减码范围，遍历每个频率点和每个发射衰减码，测得所有 相对应的干扰机的输出功率；基于所述频率点、发射衰减码、干扰机的输出功率构建数据库。

所述频率范围为：3000MHz ~4000MHz。

以下举例说明数据库、数据库的构建过程：

（1）建立数据库，如表1所示：

在频率范围3000MHz ~4000MHz内，设置每100MHz为一个频率点，如设置频率点f1、f2、f3，每个频率点都代表着相应的频率值。表1以三个频率点、三个不同的干扰机接收功率值来进行举例说明，不作穷举，以示理解，实际上不限于以上数量。

干扰机的接收功率（dBm）	f1	f2	f3
				-10	2015	1998	2050
-20	1573	1560	1592
				-30	1023	1001	1048

表1

测幅码值指的是采用AD7237数模转换器对接收的信号测幅电平进行量化后的结 果（范围0 ~4096，对应电平0 ~3.3V）。表格第一行中f1、f2、f3为不同频率点，第一列是不同 干扰机的接收功率，每个频率点与每个干扰机的接收功率之间都对应着相应的测幅码值。 如：频率点f1、干扰机的接收功率-10dBm对应的测幅码值为2015。通过遍历每个频率点和每 个接收功率值，将所有对应的测幅码值记录生成三维表储存，生成数据库。频率点、干扰 机的接收功率、测幅码值三者的关系通过校准测试得到：信号源设置一个频率点和信号源 功率（即干扰机的接收功率），测出对应的测幅码值。

（2）建立数据库，如表2所示：

在频率范围3000MHz ~4000MHz内，设置每100MHz为一个频率点，如设置频率点f1、f2、f3，每个频率点都代表着相应的频率值。表1以三个频率点、三个不同的发射衰减码来进行举例说明，不作穷举，以示理解，实际上不限于以上数量。

发射衰减码（dB）	f1	f2	f3
				0	59dBm	58dBm	59dBm
30	32dBm	30dBm	33dBm
				60	3dBm	2dBm	4dBm

表2

发射衰减码是6bit的衰减控制位（范围0~63dB）。表格第一行中f1、f2、f3为不同频 率点，第一列是不同的发射衰减码值，每个频率点与每个发射衰减码之间都具有相应的干 扰机的输出功率。如：频率点f1、发射衰减码30dB，对应的干扰机的输出功率为32dBm。通过 遍历每个频率点和每个发射衰减码，将所有对应的干扰机的输出功率记录生成三维表格储 存，生成数据库。频率点、发射衰减码、干扰机的输出功率三者的关系通过校准测试得到： 信号源设置一个频率点和发射衰减码，用频谱仪测出发射功率（即干扰机的发射功率）。

S2、接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值。

根据AD9237数模转换器对接收的当前雷达信号测幅电平进行量化得到当前测幅码值。

S3、基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定当前干扰机的接 收功率。

基于S2获得当前雷达信号的当前频率值f，通过公式计算到相应的频率点， 即频率索引。当前测幅码值即为测幅码索引。借助两个频率索引、测幅码索引在数据库中 查找确定对应的当前干扰机的接收功率。

S4、基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率。

进一步地，S4中所述预设公式为：。

其中，为干扰机的输出功率、为干扰机的接收功率、为干信比、为干扰机发 射天线增益。

上述公式中，干信比数值为基于特定体制的雷达设置的数值，是一个定值。一 般也是已知值（如10dBm）。

上述公式的推导过程如下：

根据雷达距离方程，目标上干扰机的接收功率为：。

其中，表示雷达发射功率，表示雷达发射天线增益，表示雷达接收天线增 益，表示雷达信号波长，表示雷达和目标之间距离。

目标回波在雷达接收机输入端的信号功率为：。

干扰信号在雷达接收机输入端的信号功率为：。

干信比计算公式为：。

将方程简化为对数形式：。

由此可见干信比可以由干扰机的输出功率、干扰机发射天线增益、干扰机的接 收功率接收到的信号功率计算得到。

干扰机发射天线增益一般为固定已知值，要实现恒干信比（即干信比保持不变） 控制只需要控制干扰机的接收功率和为干扰机的输出功率。所以，在针对特定体制的雷 达设置相应的干信比，干信比已知，转换上述对数方程，得到：。

由此可见，干扰机输出功率可基于干扰机的接收功率实时计算得到。

表3为举例汇总在实际操作时，针对特定体制的雷达，目标和雷达在不同距离上的 接收信号功率、干扰信号发射功率和干信比情况（假设天线增益为10dBm）。其中，该特定 体制的雷达的干信比为50.7 dB。在表3中，要实现干信比为恒定，则需要基于干扰机的接收 功率实时计算调整干扰机的发射功率，所以表3中干扰机的发射功率随着干扰机的接 收功率变化。

干信比J/S（dB）	接收功率Pr（dBm）	发射功率Pj（dBm）	距离R（km）
				50.7	-31	9.7	400
50.7	-28.5	12.2	300
				50.7	-25	15.7	200
50.7	-18.9	21.8	100
				50.7	-12.9	27.8	50

表3

进一步地，S4中还包括以下步骤：基于所述当前干扰机的输出功率，以及当前频率 值，于所述数据库中，确定当前发射衰减码；基于所述当前发射衰减码，调控干扰机的实 际输出功率为所述当前干扰机的输出功率。

也就是说，当上述预设公式计算出当前干扰机的输出功率时，基于当前干扰机的 输出功率，以及当前频率值（具体地为上述的频率索引），在上述的数据库检索查找相对 应的当前发射衰减码。基于当前发射衰减码，去调控干扰机的实际输出功率，使得实际输出 功率与计算得到的当前干扰机的输出功率一致。

发射衰减码0 ~63dB可控，精度1dB，通过调整发射衰减码，从而控制干扰机的发射功率。

S5、对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。

进一步地，S5中隐身目标干扰信号的输出产生包括以下步骤：

S5.1、AD芯片对所述当前雷达信号进行采样量化；

S5.2、设置采样宽度pw，于所述当前雷达信号截取相应的雷达信号样本；

S5.3、转发所述雷达信号样本，并基于所述雷达信号样本复制n个雷达信号样本；

S5.4、对n个雷达信号样本均进行脉内相位随机调制，得到长度为n*pw的干扰信号；

S5.5、将长度为n*pw的干扰信号通过DA芯片转为干扰机输出信号；所述干扰机输出信号的输出功率被设置为所述当前干扰机的输出功率；

S5.6对每次收到的雷达信号重复S5.1~ S5.5，产生隐身目标干扰信号。

以下结合图2至5来说明本实施例所能达到的效果：

图2是单基地雷达探测目标的物理描述和等效电路。单基地雷达是指发射机和接收机处于同一位置。图2中S+J为雷达回波和干扰信号在雷达接收机输入端的总信号。

图3是本实施例输出的干扰信号的时域波形，可见脉内信号相位随机变化，总干扰信号长度是n倍的采样信号宽度。

图4是多普勒噪声干扰和相位随机干扰分别与雷达信号的相关性分析结果，可见本实施例产生的干扰信号显著降低了回波信号和雷达信号的相关性，雷达在时域目标回波检测难度加大。

图5是对目标回波分别叠加压制噪声干扰和相位随机干扰信号的雷达接收信号进行频域FFT分析结果，可见叠加相位随机干扰信号的目标回波频域特征被掩盖，难以被雷达识别。

表4给出了在干信比相同的条件下目标回波分别叠加了压制噪声干扰信号、多普勒噪声干扰信号和相位随机干扰信号后的回波频域仿真分析结果，可见相位随机干扰大大降低了信噪比，隐蔽效果良好，雷达很难从多普勒域分析出目标特征参数。

参数	压制噪声（非相参）	多普勒噪声（相参）	相位随机干扰
				信噪比（dB）	9.56	3.28	1.04

表4

实施例2

本实施例提供了一种恒干信比有源隐身目标干扰系统，用于实现如实施例1所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，所述系统包括：

第一模块，被设置为构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数 据库、以及关于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库；

第二模块，被设置为接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；

第三模块，被设置为基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定 当前干扰机的接收功率；

第四模块，被设置为基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；

第五模块，被设置为对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。

Claims (7)

1.一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数据库，以及关于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库/>；

S2、接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；

S3、基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定当前干扰机的接收功率；

S4、基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；

S5、对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。

2.如权利要求1所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，S4中还包括以下步骤：

基于所述当前干扰机的输出功率，以及当前频率值，于所述数据库中，确定当前发射衰减码；

基于所述当前发射衰减码，调控干扰机的实际输出功率为所述当前干扰机的输出功率。

3.如权利要求1所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，S5中隐身目标干扰信号的输出产生包括以下步骤：

S5.1、AD芯片对所述当前雷达信号进行采样量化；

S5.2、设置采样宽度pw，于所述当前雷达信号截取相应的雷达信号样本；

S5.3、转发所述雷达信号样本，并基于所述雷达信号样本复制n个雷达信号样本；

S5.4、对n个雷达信号样本均进行脉内相位随机调制，得到长度为n*pw的干扰信号；

S5.5、将长度为n*pw的干扰信号通过DA芯片转为干扰机输出信号；所述干扰机输出信号的输出功率被设置为所述当前干扰机的输出功率；

S5.6对每次收到的雷达信号重复S5.1~ S5.5，产生隐身目标干扰信号。

4.如权利要求1所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，S4中所述预设公式为：

；

其中，为干扰机的输出功率、/>为干扰机的接收功率、/>为干信比、/>为干扰机发射天线增益。

5.如权利要求1所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，S1中所述数据库、数据库/>构建过程包括以下步骤：

设置频率范围、干扰机的接收功率范围、发射衰减码范围；于所述频率范围内设置m个频率点，赋予每个频率点上具有相应的频率值；

基于m个频率点、干扰机的接收功率范围，遍历每个频率点和每个干扰机的接收功率值，测得所有相对应的测幅码值；基于所述频率点、干扰机的接收功率值、测幅码值构建数据库；

基于m个频率点、发射衰减码范围，遍历每个频率点和每个发射衰减码，测得所有相对应的干扰机的输出功率；基于所述频率点、发射衰减码、干扰机的输出功率构建数据库。

6. 如权利要求5所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，其特征在于，所述频率范围为：3000MHz ~4000MHz。

7.一种恒干信比有源隐身目标干扰系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至6任意一项所述的一种恒干信比有源隐身目标干扰方法，所述系统包括：

第一模块，被设置为构建关于频率值、干扰机的接收功率、测幅码值三者对应的数据库，以及关于频率值、干扰机的输出功率、发射衰减码三者对应的数据库/>；

第二模块，被设置为接收当前雷达信号，并获取所述当前雷达信号的当前频率值、当前测幅码值；

第三模块，被设置为基于所述当前频率值、当前测幅码值，于所述数据库中确定当前干扰机的接收功率；

第四模块，被设置为基于所述当前干扰机的接收功率，采用预设干信比、以及预设公式计算得到当前干扰机的输出功率；

第五模块，被设置为对所述当前雷达信号依次进行采样、转发、脉内相位随机调制，以所述当前干扰机的输出功率输出产生隐身目标干扰信号。