基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法及系统

摘要

本发明公开了一种使用正负调频斜率线性调频信号(LFM)的抗间歇采样转发式干扰(ISRJ)处理方法及系统。利用数字阵列雷达具有同时多波束形成能力，使用两个指向相同的波束同时发射斜率分别为正斜率和负斜率的LFM信号，在接收的回波信号中，将接收到的正负斜率信号LFM信号分离并分别做去斜率处理。利用接收信号中间歇采样干扰信号中正负斜率信号在时间上相同且分离信号中干扰信号与目标回波频率差不同的特点，对分离信号进行频相补偿后相减得到抗干扰后的信号。本发明利用数字阵列雷达多波束和同时发射多波形的能力，显著提升了对间歇采样转发式干扰的抑制能力。

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别是一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法及系统。

背景技术

间歇采样转发式干扰(Interrupted-Sampling Repeater Jamming，ISRJ)是一种新型雷达主瓣干扰方式，由国防科技大学的王雪松等研究者于2007年提出，它由一种称为数字射频存储(Digital Radio Frequency Memory，DRFM)的设备实现。ISRJ干扰机会采样一小段信号并将其重新发射，然后重复此过程直到脉冲结束，因此干扰信号能够在真实目标反射回波的同一个距离门内到达雷达接收机。基于DRFM设备的干扰机转发的信号与雷达发射信号相干，干扰信号通过脉冲压缩后可以得到很高的信号处理增益，且转发的干扰信号相对于目标回波在空间上仅为单程衰减，所以ISRJ干扰机利用很小的发射能量就能在雷达中形成较多较强的电子假目标。

ISRJ方法提出以后，针对ISRJ的电子反对抗(Electronic Counter-countermeasures,ECCM)算法引起了很多关注。现在有文献提出基本思想都是将发射脉冲拆分成多个正交子信号，利用子信号匹配滤波器只对对应子信号累积能量的特点对干扰进行有效对抗。但是在一个相干处理时间(Coherent process interval,CPI)内干扰参数改变时，该方法每个脉冲重复时间(Pulse Repetition Interval,PRI)内选择的信号的匹配滤波器不全相同，有文献提出基于带通滤波的抗干扰方案，他们利用雷达回波信号的时频分析的不连续特性生成特定带通滤波器，以保留脉压结果中的目标信号并滤去干扰。但是每个PRI内对于脉压结果的带通滤波器不全相同，会导致动目标检测(Moving targetdetection,MTD)结果错误。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法及系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率LFM信号s

步骤2，接收雷达回波信号s

步骤3，对s

步骤4，对s

步骤5，滤除s

一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理系统，所述系统包括：

信号发射模块，用于利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率LFM信号s

信号分离模块，用于接收雷达回波信号s

干扰信号频率差获取模块，用于对s

对消处理模块，用于对s

去干扰及重构模块，用于滤除s

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)利用双LFM对消法消去干扰，再经过匹配滤波器之后MTD，避免了使用带通滤波器滤除干扰方法时每个PRI中的带通滤波器不同，导致MTD结果错误的情况；2)干扰对消时利用阻尼牛顿法估计干扰的频率差，对消结果不会受多普勒频率及假目标多普勒频率影响；3)在信噪比为20dB，干信比为25dB的环境下，本发明可以将干扰幅度抑制近30dB。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法的流程图。

图2为一个实施例中发射信号的波形图，图(a)至图(d)分别为正调频信号实部、正调频信号虚部、负调频信号实部和负调频信号虚部。

图3为一个实施例中1个PRI内回波信号采样波形图，其中图(a)、(b)分别为回波信号实部、回波信号虚部

图4为一个实施例中回波信号BFT变换后的数据图。

图5为一个实施例中IBFT变换后分离出信号的时频图，其中图(a)、(b)分别为分离信号s

图6为一个实施例中对分离信号做去斜率处理后的FFT结果图。

图7为一个实施例中对消信号经过阻尼牛顿法前后的频谱图，其中图(a)、(b)分别为阻尼牛顿法前、后的频谱图。

图8为一个实施例中对消信号经过低通滤波后的结果图。

图9为一个实施例中回波信号直接MTD的结果图。

图10为一个实施例中经过双LFM对消法抗干扰处理后的回波信号MTD的结果图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法的基本原理为：通过数字阵列雷达的上下半阵面分别发射正负调频斜率信号。因为正负斜率LFM信号同时发射，接收到的正负斜率信号的ISRJ在时间上是相同的。基于这个特点，在时域上利用波形自由度将ISRJ信号进行对消，从而达到ISRJ干扰抑制的目的。阵面接收回波信号后对信号进行正负调频斜率信号分离和去斜率处理，在补偿一定的频率和相位后使分离出的两信号中干扰信号频率和初相位一致，相减即可消去ISRJ干扰并保留目标信号，在经过滤波和LFM信号重构后得到抗干扰后的目标回波。

在一个实施例中，结合图1，本发明提供了一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率LFM信号s

步骤2，接收雷达回波信号s

步骤3，对s

步骤4，对s

步骤5，滤除s

进一步地，在其中一个实施例中，步骤1所述利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率LFM信号s

步骤1-1，确定发射正调频斜率信号s

式中，

步骤1-2，利用数字阵列天线的上半阵列和下半阵列分别发射s

进一步地，在其中一个实施例中，步骤2所述接收雷达回波信号s

步骤2-1，接收雷达回波信号s

(1)间歇采样干扰信号的模型为：

式中，T

干扰器对雷达信号采样后进行转发，则ISRJ信号s

则接收的雷达回波信号s

式中，τ

设s

然而当LFM信号的初始频率不为0时，BFT结果的尖峰会被展宽，当初始频率非常大时，正调频斜率谱上被展宽的尖峰的能量会泄露到负调频斜率谱，从而使IBFT分离结果的准确性下降。

正斜率LFM信号中的目标回波信号可以写为初始频率为f

(2)因为雷达处于跟踪状态时可以得到上一CPI目标的距离跟踪结果，从而判断出被舍去信号的长度。假设上一个CPI距离跟踪的结果为第N

式中，length(s

(3)设s

步骤2-2，利用离散IBFT变换将正负斜率信号分离得到s

对BFT结果的正调斜率部分和负调频斜率部分分别做离散IBFT变换：

即可从s

进一步地，在其中一个实施例中，步骤3所述对s

步骤3-1，对步骤2-2中得到的分离信号s

式中，

步骤3-2，由于干扰能量总是大于信号能量，对s

进一步地，在其中一个实施例中，步骤4所述对s

步骤4-1，由于FFT有频率分辨率的限制，得到的频率差不是精确的2Kτ+2Kt

基于上述分析，对s

则对消信号s

式中，||·||

步骤4-2，利用阻尼牛顿法调整Δf和

给定初始点

计算梯度矩阵

将x

其中，频率中f

进一步地，在其中一个实施例中，步骤5所述滤除s

步骤5-1，为了保证ISRJ干扰能量足够，一般τ取值不会很小，利用低通滤波滤除高频部分的信号，得到s

步骤5-2，由于s

因此，对s

步骤5-3，将s

进一步地，在其中一个实施例中，所述方法还包括：

步骤6，在一个CPI内的所有PRI都被处理完后，利用MTD算法计算出目标的距离和多普勒频率。

在一个实施例中，提供了一种基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理系统，所述系统包括：

信号发射模块，用于利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率LFM信号s

信号分离模块，用于接收雷达回波信号s

干扰信号频率差获取模块，用于对s

对消处理模块，用于对s

去干扰及重构模块，用于滤除s

关于基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理系统的具体限定可以参见上文中对于基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法的限定，在此不再赘述。上述基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

作为一种具体示例，在其中一个实施例中，对本发明方法进行进一步验证说明。结合图1，本发明基于双LFM对消的抗间歇采样转发式干扰处理，步骤如下：

仿真条件：带宽B＝30MHz，脉宽T

1、利用数字阵列雷达，同时发射正调频斜率信号s

2、接收雷达回波信号s

3、对s

4、对s

5、使用低通滤波滤去s

图9、图10分别为直接MTD与通过本发明抗干扰后的MTD的结果，通过比对可以看出，干扰被抑制了近30dB，验证了本发明提出的抗间歇采样转发式干扰的正确性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。