CN116953621A - 一种基于多域特征关联的雷达rf掩护信号识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，属于雷达技术领域，包括信号接收机对接收到的雷达信号进行数字信道化处理，取其中的前K个脉冲的PDW测量序列的载频测量值，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差内，从而判断出是否为探测脉冲，解决了对雷达射频掩护信号的识别判断的技术问题，进行多域联合识别、特征关联、相互印证以及综合判决，实现对雷达探测脉冲信号的准确识别；提高了识别结果的鲁棒性；计算量适中、检测速度快，适合高性能的DSP或者FPGA芯片，可以实现实时处理。

Description

一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法。
背景技术
现代雷达为了提高其抗干扰能力，普遍采用射频掩护技术，射频掩护采用时域、频域、极化域、空域等多域联合的方式实现抗干扰。时域射频掩护的时候，一般在真实雷达信号之前，发射虚假掩护信号，且掩护信号的强度和威胁等级要高于真实雷达信号。此外，雷达射频掩护也在极化域、空域同时展开，且一般进行多个维度的联合射频掩护抗干扰。这使得空中平台面临的雷达对抗信号环境呈现出辐射源数量多、分布密度大、分布范围广、信号交叠严重、信号调制复杂，参数多变、快变以及信号综合威胁程度高等特点。
雷达射频掩护技术的运用，对空中平台的自卫干扰技术构成严重挑战。一般而言，多数传统雷达射频掩护系统不接收虚假射频掩护回波信号，只对真实的雷达探测回波信号进行接收处理。此时，雷达接收通道只有一路，可利用掩护信号和真实探测信号的区别实现回波信号的选择性接收处理。空中平台自卫干扰机天线及其接收机一起实现对雷达射频脉冲信号的参数参量，为了满足侦察系统大带宽、高精度、高分辨率的信号处理要求，侦察系统一般采用宽带侦收与窄带分析相结合的信号处理方式，窄带接收机根据侦察系统要求与宽带侦收信号处理的引导，选择宽带侦收到的具有特定调制类型的脉冲信号进行相应的信号处理，得到高精度的参数测量与分析结果。信号处理机对输入的PDW序列进行分选识别、参数估计、威胁等级判决等处理。针对不接收虚假掩护回波信号的雷达，虚假掩护信号与真实探测信号的频带分布不同，因此，可利用雷达接收通道进行频域筛选，将雷达接收通道频带对准被掩护信号频带，达到频域选择性接收的效果。此时，虚假掩护信号中心频率F′与雷达真实探测信号中心频率F的差值，往往大于雷达的接收机工作带宽Br，否则，不利于实际雷达系统的信号处理。
因此，如何在现代复杂密集电磁信号环境条件下，有效的识别雷达RF掩护信号，挑选出雷达探测脉冲，对于空中平台自卫干扰技术设计尤为重要。综合来看，空中平台空间体积受限，可以支配的资源少，自卫干扰技术对抗RF掩护的研究多数还停留在理论研究阶段，公开报道的研究主要集中在：(1)认知法，需要结合Elint系统的情报支撑，进行环境的学习认知，反应慢，不实用。(2)回避法，对于一些常规的脉冲前沿、后沿可能存在掩护片段的信号，采取侦收和处理的时序回避设计，避开可能的掩护脉冲，风险大，设计复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，解决了对雷达射频掩护信号的识别判断的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，包括如下步骤：
步骤1：建立信号接收机，信号接收机对接收到的雷达信号进行数字信道化处理，将将雷达信号分成多个信道，当有任意一个信道A中的信道信号A超过预定门限后，将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列；
步骤2：对连续接收的N个脉冲的PDW测量序列，取其中的前K个脉冲的PDW测量序列的载频测量值为f1，f2，...，fk，计算得到载频测量值的均值，即载频均值；
步骤3：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA，BW}i＝1，2，...k，对其它维度信息中的参数的测量值与其均值的偏差进行对比，以均在预设的误差内为条件，判断出为探测脉冲或者掩护脉冲，执行步骤5；否，则执行步骤4；
步骤4：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理后，并继续根据步骤3的方法判断为探测脉冲或者掩护脉冲；
步骤5：对探测脉冲通过干扰技术产生TG进行应对处理，对掩护脉冲进行剔除。
优选的，在执行步骤1时，具体包括如下步骤：
步骤1-1：接收机将雷达信号分成多个信道，并设定每个信道的带宽，设定每个信道中的信号为信道信号；
步骤1-2：在接收机中建立多个信道检测模块、多个信号选取部件和一个信号处理模块，每一个信道检测模块用于对一个信道信号的频率、脉冲、脉宽和达到时间进行检测，每一个信号选取部件对应一个信道：当有任意一个信道信号A超过预定门限后，执行步骤1-3；如没有任何一个信道信号超过预定门限，执行步骤1-1；
步骤1-3：检测信道信号A的信道检测模块让开信道信号A的上升沿后，通知信道信号A对应的信号选取部件A选择信道信号A对应的信道A，信号选取部件A将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列。
优选的，在执行步骤3到步骤5时，具体步骤如下：
步骤S1：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，得到每一个载频测量值与载频均值之间的偏差，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则执行步骤S2；否，则执行步骤S5；
步骤S2：对探测脉冲进行联合识别，具体为取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA，BW}i＝1，2，...k，对其它维度信息中的参数PW1，PW2，...，PWk、PA1，PA2，...，PAk、BW1，BW2，...，BWk的测量值与其均值的偏差进行对比，如果均在预设的误差ΔPW、ΔPA、ΔBW之内，则执行步骤S3；否，则执行步骤S4；
步骤S3：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示探测脉冲，唤醒干扰技术产生TG进行应对处理；
步骤S4：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示掩护脉冲，对掩护脉冲进行剔除；
步骤S5：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理，同时滑动操作计数器中的计数值C加1；
判断预设值L是否小于计数值C：是，则步骤S3；否，则执行步骤S1。
优选的，在执行步骤1时，具体将雷达信号分成256个信道，并设定每个信道的带宽为9.375MHz。
本发明所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，解决了对雷达射频掩护信号的识别判断的技术问题，采用数字信道化接收结合多域联合识别、特征关联、相互印证以及综合判决的识别体制，利用接收信号的频域特征，基于频域特征及其它维度的关联信息，进行多域联合识别、特征关联、相互印证以及综合判决，实现对雷达探测脉冲信号的准确识别；基于多个连续测量值进行连续观察处理，提高了识别结果的鲁棒性；计算量适中、检测速度快，适合高性能的DSP或者FPGA芯片，可以实现实时处理。
附图说明
图1为本发明的主流程图；
图2为本发明的8路并行多相滤波结构图；
图3为本发明的信道化接收机的信道形成滤波器的频率响应示意图；
图4为本发明的接收脉冲的PDW序列(载频域)示意图；
图5为本发明的接收脉冲的PDW序列(幅度域)示意图；
图6为本发明的接收脉冲的PDW序列(脉宽域)示意图；
图7为本发明的接收脉冲的PDW序列(带宽域)示意图；
图8为本发明的多域特征联合判决(载频域)示意图；
图9为本发明的多域特征联合判决(幅度域)示意图；
图10为本发明的多域特征联合判决(脉宽域)示意图；
图11为本发明的多域特征联合判决(带宽域)示意图。
具体实施方式
如图1-图11所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，包括如下步骤：
步骤1：建立信号接收机，信号接收机对接收到的雷达信号进行数字信道化处理，将将雷达信号分成多个信道，具体将雷达信号分成256个信道，并设定每个信道的带宽为9.375MHz。
当有任意一个信道A中的信道信号A超过预定门限后，将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列。
具体包括如下步骤：
步骤1-1：接收机将雷达信号分成多个信道，并设定每个信道的带宽，设定每个信道中的信号为信道信号；
步骤1-2：在接收机中建立多个信道检测模块、多个信号选取部件和一个信号处理模块，每一个信道检测模块用于对一个信道信号的频率、脉冲、脉宽和达到时间进行检测，每一个信号选取部件对应一个信道：当有任意一个信道信号A超过预定门限后，执行步骤1-3；如没有任何一个信道信号超过预定门限，执行步骤1-1；
步骤1-3：检测信道信号A的信道检测模块让开信道信号A的上升沿后，通知信道信号A对应的信号选取部件A选择信道信号A对应的信道A，信号选取部件A将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列。
本实施例中，信道监测使用简单的平滑门限检测或者小波变换方法检测，在技术要求的信噪比范围均能较好的完成信号检测，而且可以实时完成。如果有信道过门限，让开信号的上升沿后，对应信道的信道监测通知各信号选取部件选择对应的信道，送往下一级相位计算。相位计算采用改进的cordic算法，在FPGA中采用流水模式计算，效率较高并且便于实现。后端的频率计算和相位差计算均在此基础上采用一定的积累方式完成。PDW字输出主要输出参数测量，包括完成频率(RF)、脉幅(PA)、脉宽(PW)、到达时间(TOA)的测量，形成PDW(包括RF、PA、PW、TOA)测量序列。
步骤2：对连续接收的N个脉冲的PDW测量序列，取其中的前K个脉冲的PDW测量序列的载频测量值为f1，f2，...，fk，计算得到载频测量值的均值，即载频均值；
步骤3：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA，BW}i＝1，2，...k，对其它维度信息中的参数的测量值与其均值的偏差进行对比，以均在预设的误差内为条件，判断出为探测脉冲或者掩护脉冲，执行步骤5；否，则执行步骤4；
步骤4：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理后，并继续根据步骤3的方法判断为探测脉冲或者掩护脉冲；
步骤5：对探测脉冲通过干扰技术产生TG进行应对处理，对掩护脉冲进行剔除。
在执行步骤3到步骤5时，具体步骤如下：
步骤S1：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，得到每一个载频测量值与载频均值之间的偏差，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则执行步骤S2；否，则执行步骤S5；
步骤S2：对探测脉冲进行联合识别，具体为取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA，BW}i＝1，2，...k，对其它维度信息中的参数PW1，PW2，...，PWk、PA1，PA2，...，PAk、BW1，BW2，...，BWk的测量值与其均值的偏差进行对比，如果均在预设的误差ΔPW、ΔPA、ΔBW之内，则执行步骤S3；否，则执行步骤S4；
步骤S3：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示探测脉冲，唤醒干扰技术产生TG进行应对处理；
步骤S4：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示掩护脉冲，对掩护脉冲进行剔除；
步骤S5：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理，同时滑动操作计数器中的计数值C加1；
判断预设值L是否小于计数值C：是，则步骤S3；否，则执行步骤S1。
本实施例中，如果有一个维度的信息出现超差的情况，则对接收信号PDW序列进行滑动W点处理，对于滑动后的PDW序列，重复以上步骤，同时滑动操作计数器加1。如果滑动后的序列，满足测量值与其均值的偏差均在一定的误差内，则认定当前的接收脉冲序列为探测脉冲序列，唤醒干扰技术产生TG进行应对处理；否则，继续滑动W点PDW序列，直至滑动操作计数值不超过L次。
本发明所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，解决了对雷达射频掩护信号的识别判断的技术问题，采用数字信道化接收结合多域联合识别、特征关联、相互印证以及综合判决的识别体制，利用接收信号的频域特征，基于频域特征及其它维度的关联信息，进行多域联合识别、特征关联、相互印证以及综合判决，实现对雷达探测脉冲信号的准确识别；基于多个连续测量值进行连续观察处理，提高了识别结果的鲁棒性；计算量适中、检测速度快，适合高性能的DSP或者FPGA芯片，可以实现实时处理。

Claims (4)

1.一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：建立信号接收机，信号接收机对接收到的雷达信号进行数字信道化处理，将将雷达信号分成多个信道，当有任意一个信道A中的信道信号A超过预定门限后，将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列；
步骤2：对连续接收的N个脉冲的PDW测量序列，取其中的前K个脉冲的PDW测量序列的载频测量值为f1，f2，...，fk，计算得到载频测量值的均值，即载频均值；
步骤3：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA，BW}i＝1，2，...k，对其它维度信息中的参数的测量值与其均值的偏差进行对比，以均在预设的误差内为条件，判断出为探测脉冲或者掩护脉冲，执行步骤5；否，则执行步骤4；
步骤4：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理后，并继续根据步骤3的方法判断为探测脉冲或者掩护脉冲；
步骤5：对探测脉冲通过干扰技术产生TG进行应对处理，对掩护脉冲进行剔除。
2.如权利要求1所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，其特征在于：在执行步骤1时，具体包括如下步骤：
步骤1-1：接收机将雷达信号分成多个信道，并设定每个信道的带宽，设定每个信道中的信号为信道信号；
步骤1-2：在接收机中建立多个信道检测模块、多个信号选取部件和一个信号处理模块，每一个信道检测模块用于对一个信道信号的频率、脉冲、脉宽和达到时间进行检测，每一个信号选取部件对应一个信道：当有任意一个信道信号A超过预定门限后，执行步骤1-3；如没有任何一个信道信号超过预定门限，执行步骤1-1；
步骤1-3：检测信道信号A的信道检测模块让开信道信号A的上升沿后，通知信道信号A对应的信号选取部件A选择信道信号A对应的信道A，信号选取部件A将信道A中的信号送往信号处理模块进行相位计算、频率计算和相位差计算，生成脉冲的PDW测量序列。
3.如权利要求1所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，其特征在于：在执行步骤3到步骤5时，具体步骤如下：
步骤S1：逐个将载频测量值与载频均值进行对比，得到每一个载频测量值与载频均值之间的偏差，判断是否所有的载频测量值与载频均值的偏差均在预定的误差Δf之内：是，则执行步骤S2；否，则执行步骤S5；
步骤S2：对探测脉冲进行联合识别，具体为取前K个脉冲的PDW测量序列的其它维度信息{PW，PA,BW}i＝1，2，...K，对其它维度信息中的参数PW1，PW2，...，PWk、PA1，PA2，...，PAk、BW1，BW2，...，BWk的测量值与其均值的偏差进行对比，如果均在预设的误差ΔPW、ΔPA、ΔBW之内，则执行步骤S3；否，则执行步骤S4；
步骤S3：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示探测脉冲，唤醒干扰技术产生TG进行应对处理；
步骤S4：认定当前的接收的脉冲的PDW测量序列表示掩护脉冲，对掩护脉冲进行剔除；
步骤S5：对接收脉冲的PDW测量序列进行滑动M点处理，同时滑动操作计数器中的计数值C加1；
判断预设值L是否小于计数值C：是，则步骤S3；否，则执行步骤S1。
4.如权利要求1所述的一种基于多域特征关联的雷达RF掩护信号识别方法，其特征在于：在执行步骤1时，具体将雷达信号分成256个信道，并设定每个信道的带宽为9.375MHz。
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