基于正負(fù)斜率lfm波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，包含以下步驟：(1)正交雙極化雷達(dá)采用正負(fù)斜率LFM波形發(fā)射信號并接收回波序列，對序列進(jìn)行匹配濾波并歸一化，得到HH、HV、VH以及VV四個通道的輸出序列，并將HV通道輸出序列和VV通道輸出序列進(jìn)行時域上的反轉(zhuǎn)；(2)對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，得到序列一；(3)對序列一進(jìn)行目標(biāo)檢測，得到待定目標(biāo)位置，并從序列一中提取得到序列二；(4)根據(jù)待定目標(biāo)位置，對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，提取得到序列三；(5)計算序列三與序列二之比作為鑒別量；(6)通過鑒別量與門限值的對比，判斷目標(biāo)和移頻干擾。本發(fā)明對匹配濾波后信號的處理不涉及復(fù)雜的運算，實時性較強。
【專利說明】
基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電子偵查領(lǐng)域，設(shè)及一種基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移 頻干擾方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 移頻干擾是目前對付線性調(diào)頻化FM)脈沖壓縮雷達(dá)的一種有效手段。由于線性調(diào) 頻脈沖壓縮雷達(dá)信號的模糊函數(shù)存在距離-多普勒頻移禪合現(xiàn)象，運種距離與多普勒頻移 之間的相互影響會使得當(dāng)目標(biāo)與匹配濾波器存在多普勒失配時，對距離的估計也會產(chǎn)生一 定的誤差。對抗移頻干擾的研究目前主要集中在采用時變的發(fā)射信號，如改變發(fā)射信號的 調(diào)頻斜率、初始相位等，但是運種方法會增加發(fā)射機的發(fā)射難度。除此之外還可W采用時頻 分析方法，但是對信噪比的要求比較高，并且有可能會出現(xiàn)信號混疊的情況。W上方法都需 要相當(dāng)大的計算量，無法保證目標(biāo)檢測的實時性。隨著極化信息處理技術(shù)的發(fā)展，極化雷達(dá) 的研制也越來越受到重視，其在目標(biāo)監(jiān)視和特征提取等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。由于干擾同 目標(biāo)有著不同的極化特征，因此利用極化信息可W將目標(biāo)同干擾區(qū)分出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對當(dāng)前電子偵查過程中所接收的線性調(diào)頻脈沖壓 縮雷達(dá)信號中可能存在的移頻干擾，利用正交極化雷達(dá)，根據(jù)干擾同真實目標(biāo)回波中包含 的不同的極化信息，對回波進(jìn)行處理，從真實目標(biāo)中鑒別出移頻干擾。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷 達(dá)的抗移頻干擾方法，包括W下步驟：
[0005] 步驟（1)、正交雙極化雷達(dá)采用正負(fù)斜率LFM波形發(fā)射信號并接收回波序列，對序 列進(jìn)行匹配濾波并歸一化，得到皿、HV、VHW及VV四個通道的輸出序列，并將HV通道輸出序 列和W通道輸出序列進(jìn)行時域上的反轉(zhuǎn)，其中H和V分別表示水平和垂直極化；
[0006] 步驟(2)、對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，得到序列一；
[0007] 步驟(3)、對序列一進(jìn)行目標(biāo)檢測，得到待定目標(biāo)位置，并從序列一中提取得到序 列二；
[000引步驟(4)、根據(jù)待定目標(biāo)位置，對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，提取得到序列 [0009]步驟(5)、計算序列S與序列二之比作為鑒別量；
[0010]步驟(6)、通過鑒另幢與口限值的對比，判斷目標(biāo)和移頻干擾。
[0011] 所述步驟(2)中序列一提取方法如下所示：
[0012]
[OOU] 其中，rHH(n)和rvH(n)分別為皿與VH通道的輸出序列，(")和r心（"）為HV和W通 道的輸出序列經(jīng)時域反轉(zhuǎn)后的結(jié)果；I ? I表示對序列取絕對值，n為采樣點。
[0014]所述步驟(3)中序列二提取方法如下所示：
[0015] V2 化）=vi(nk)
[00W 其中，序列二V2(k)為m個待定目標(biāo)位置點組成的序列，即相I vi(nk)>thl，k = 0, I，. . .，m}，thl為目標(biāo)檢測時所用口限值。
[0017]所述步驟(4)中序列=提取方法如下所示：
[001 引
[0019] 所述步驟(5)中鑒別量計算方法如下式：
[0020] C(k) =V3 化）/v2 化）
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0022] (1)本發(fā)明使用的正交極化雷達(dá)采用了正負(fù)斜率LFM波形，其波形正交性滿足僅發(fā) 射一個脈沖即可分辨真假目標(biāo)的要求；
[0023] (2)本發(fā)明對匹配濾波后信號的處理不設(shè)及復(fù)雜的運算，實時性較強。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法流程圖；
[0025] 圖2為移頻干擾疊加到目標(biāo)回波上經(jīng)匹配濾波處理后的仿真圖；
[0026] 圖3為輸出結(jié)果經(jīng)步驟(2)處理后得到的序列一的仿真圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】詳細(xì)介紹本發(fā)明。
[00%]干擾機的移頻干擾通?？蒞通過數(shù)字射頻存儲器(Digital Radio Frequen巧 Memory，DRFM)技術(shù)來實現(xiàn)。DRFM首先存儲干擾機接收到的雷達(dá)發(fā)射信號，隨后復(fù)制出原雷 達(dá)信號，通過給上變頻本振調(diào)制一個額外的頻移，從而產(chǎn)生移頻干擾信號。然而干擾信號的 極化信息同目標(biāo)回波的極化信息有著很明顯的不同，使用極化雷達(dá)發(fā)射并接收目標(biāo)與干 擾信號，經(jīng)處理后可較易區(qū)分兩種信號，本發(fā)明為基于同時極化測量體制的正交極化雷達(dá) 對移頻干擾的鑒別方法，其實施流程圖如圖1所示，具體包含如下4個步驟：
[0029] 1、匹配濾波
[0030] 正交極化雷達(dá)經(jīng)由正交極化通道獨立發(fā)射兩路正交信號，然后同時接收目標(biāo)回波 的正交極化分量。兩路正交發(fā)射信號為eH(t)、ev(t)，在本發(fā)明中為一對正負(fù)斜率線性調(diào)頻 脈沖信號，不考慮調(diào)制幅度，可W表示為：
[0031]
(1)
[0032] 其中，tp為脈沖寬度，K為調(diào)頻斜率，時為載頻，兩極化通道的發(fā)射信號除調(diào)頻斜率 互為正負(fù)外其余參數(shù)完全一致。
[0033] 接收回波信號后，按照抽樣定理對回波時間序列進(jìn)行采樣，得到兩個通道的N點時 間序列，可W將其表示為rH(n)、rv(n)。對回波序列rH(n)、rv(n)進(jìn)行如下濾波處理：
[0034] Rij(n) = IFFT[FFT(ri(n)) ? (FFT(ej(n)))*], (i , j =H,V) (2)
[00對其中，姑H(n)、姑v(n)、RvH(n)和Rvv(n)分別為皿、HV、VH和VV通道輸出序列，經(jīng)過歸一 化W及HV與W通道輸出序列的時域反轉(zhuǎn)：
[003引 rij(n)=Rij(nVEj (3)
[0037]
(4)
[0038] 式(3)中&為發(fā)射信號e^n)的能量，可由下式計算得到：
[0039]
(5)
[0040] 其中，N為序列長度。
[0041] 此時我們所得到的四個匹配濾波輸出峰值即為目標(biāo)極化散射矩陣的測量結(jié)果，若 rij(n)中存在多個峰值則表明有多個目標(biāo)，其中可能包含移頻干擾造成的假目標(biāo)，需要對其 進(jìn)行處理。
[0042] 2、計算序列一
[0043] 圖1中Pl表示對輸出序列進(jìn)行如下操作：
[0044]
巧）
[0045] 通過上式即可得到序列一 vi(n)。
[0046] 3、目標(biāo)檢測
[0047] 對序列一 vi(n)進(jìn)行目標(biāo)檢測，口限值由下式計算得到：
[004引 thl=mean[vi(n)]+a ? std[vi(n)] (7)
[0049]其中，mean( ?)表示計算均值，std( ?)表示計算標(biāo)準(zhǔn)差，a為口限系數(shù)，其取值范 圍可取[0.5,2]。目標(biāo)檢測過程為：
[00加]
貨）
[0051]若共有m個點檢測到有目標(biāo)，則提取得到待定目標(biāo)位置點{nk| ViUO^thl，k = 0，
[0化2] 4、計算序列二
[0053] 圖1中P2操作為取序列一中待定目標(biāo)位置點處的值得到序列二，即：
[0054] V2(k) =Vi(Iik) (9)
[0化5] 5、計算序列S
[0056] 圖1中P3表示取rHH(n)、省V (")、rvH(n)和<、,（"）四個序列在待定目標(biāo)位置點Hk處的 值，對其進(jìn)行如下處理：
[0057]
(10)
[0化引得到序列=。
[0化9] 6、提取鑒別量
[0060] 鑒別量（化)提取方法如下所示：
[0061]
(Ii)
[0062] 7、目標(biāo)判斷
[0063] 將鑒別量(化)與口限值進(jìn)行對比并判斷真假目標(biāo)
[0064]
(!2)
[0065] 其中，th2為口限值。通過設(shè)置合理的口限值，一般而言，對于人造小目標(biāo)，選擇th2 為0.2-0.4即可進(jìn)行真實目標(biāo)與移頻干擾的有效判斷。
[0066] 下面W仿真實驗來說明該鑒別方法的有效性。仿真條件設(shè)置如下：雷達(dá)發(fā)射信號 脈沖寬度tp = 1化S，帶寬B= IOMHz，載波頻率時二IOGHz;目標(biāo)的多普勒頻移為fd = 20曲Z，目 標(biāo)極化散射矩陣3
信噪比SNR=IOdB;干擾取兩個固定移頻 干擾，頻移量分別為C 1 = - 0 . 1 B、C 2 = 0 . 2 B，干擾極化狀態(tài)J O n e S矢量為
干噪比分別為IMi = 13地，INR2 = 15地;噪聲符合零均值 高斯分布，兩極化通道接收信號各參數(shù)均相等。
[0067] 圖2為目標(biāo)回波加入移頻干擾后經(jīng)過步驟2的輸出，可W看到移頻干擾形成了兩個 較為明顯的假目標(biāo)，影響了真實目標(biāo)的判斷。圖3為序列一的計算結(jié)果，口限系數(shù)設(shè)置為2， 由圖中可W看出能夠檢測至Ij3個目標(biāo)，待定目標(biāo)位置點nk = 3001，4980,6000。由此計算序列 二、序列=W及鑒別量如下表所示
[0068] 表1序列二、序列S與鑒別量
[0069]
[0070] 由上表可知待定目標(biāo)1和待定目標(biāo)3的鑒別量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于待定目標(biāo)2,此時口限值可 取th2 = 0.3,對上面=個待定目標(biāo)進(jìn)行鑒別，得到鑒別結(jié)果為:待定目標(biāo)2為真實目標(biāo)，符合 仿真條件。
[0071] 本發(fā)明根據(jù)目標(biāo)回波與移頻干擾中蘊含的不同的極化信息，利用正交極化雷達(dá)發(fā) 射正負(fù)斜率LFM波形信號并接收回波，經(jīng)過處理回波來進(jìn)行針對移頻干擾的鑒別與對抗。根 據(jù)仿真結(jié)果可W看出，在同時存在目標(biāo)與干擾且雷達(dá)對目標(biāo)和干擾信號接收功率相當(dāng)?shù)那?況下，分別提取鑒別量，目標(biāo)鑒別量與干擾鑒別量通常差距較大，據(jù)此可W有效區(qū)分真實目 標(biāo)與移頻干擾。
【主權(quán)項】
1. 一種基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，其特征在于步驟如下： 步驟（1)、正交雙極化雷達(dá)采用正負(fù)斜率LFM波形發(fā)射信號并接收回波序列，對序列進(jìn) 行匹配濾波并歸一化，得到HH、HV、VH以及VV四個通道的輸出序列，并將HV通道輸出序列和 VV通道輸出序列進(jìn)行時域上的反轉(zhuǎn)，其中Η和V分別表示水平和垂直極化； 步驟(2)、對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，得到序列一； 步驟(3)、對序列一進(jìn)行目標(biāo)檢測，得到待定目標(biāo)位置，并從序列一中提取得到序列二； 步驟(4)、根據(jù)待定目標(biāo)位置，對四個通道輸出序列進(jìn)行處理，提取得到序列三； 步驟(5)、計算序列三與序列二之比作為鑒別量； 步驟(6)、通過鑒別量與門限值的對比，判斷目標(biāo)和移頻干擾。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，其特征在 于:所述步驟(2)中得到序列一 V1(n)的處理方法如下所示： νι(η) = | γηη(π) 12+1 r7 Hv(n) 12+1 rvH(n) 12+1 r7 vv(n) |2 其中，rm (n)和r? (n)分別為HH與VH通道的輸出序列，r' hv (n)和r' w (n)分別為HV和VV通 道的輸出序列經(jīng)時域反轉(zhuǎn)后的結(jié)果；I · I表示對序列取絕對值，n為采樣點。3. 根據(jù)權(quán)利要求2的基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，其特征在 于:所述步驟(3)中序列二^(1〇提取方法如下所示： V2(k) =vi(nk) 其中，序列二V2(k)為m個待定目標(biāo)位置點組成的序列，即{nk I vi(nk)彡thl，k = l，…，m}， thl為目標(biāo)檢測時所用門限值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3的基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，其特征在 于:所述步驟(4)中序列三v3(k)提取方法如下所示： V3(k)= |rHH(nk) · r7 vv(nk)-rvH(nk) · r^vCnk) | 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求4的基于正負(fù)斜率LFM波形正交極化雷達(dá)的抗移頻干擾方法，其特征在 于:所述步驟(5)中鑒別量ζ(1〇的計算方法如下式： ζ(1〇 =V3(k)/v2(k)。
【文檔編號】G01S7/36GK106019244SQ201610443068
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】王文光, 季彧
【申請人】北京航空航天大學(xué)