一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法技術

該發(fā)明專利技術一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法，屬于雷達抗干擾技術領域，它特別涉及了雷達波形設計技術。該發(fā)明專利技術采用主被動雷達協(xié)同工作模式，利用被動雷達實時偵測的回波信息，對干擾進行檢測和識別，并估計干擾的相關參數，主動雷達利用被動雷達提供的干擾信息，設計最優(yōu)的發(fā)射波形，并對回波信息進行處理，從而具有計算量小、實時性高、提高雷達在復雜電磁干擾環(huán)境下的抗干擾能力的效果。

【技術實現步驟摘要】
一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法
本專利技術屬于雷達抗干擾
，它特別涉及了雷達波形設計技術。
技術介紹
現代雷達工作在復雜的電磁干擾環(huán)境中，必須具備有效的抗干擾能力才能在戰(zhàn)場上生存。隨著雷達干擾技術的發(fā)展，特別是基于數字射頻存儲器(DRFM)的有源欺騙干擾技術的出現，對雷達目標探測的準確性以及目標跟蹤的穩(wěn)定性帶來極大地挑戰(zhàn)，雷達抗干擾技術面臨著越來越大的困難。雷達有源欺騙干擾樣式繁多，且能以較低的干信比增益獲得較大的干擾效果，使雷達難以正確地檢測和跟蹤真實目標，嚴重降低雷達的探測和跟蹤性能。傳統(tǒng)雷達由于采用固定發(fā)射波形，極易被干擾機截獲并復制，故很容易受到干擾，影響真實目標的檢測。波形設計是雷達抗干擾的有效措施之一，近年來，有學者利用主動雷達可變換發(fā)射波形的優(yōu)勢，通過波形設計方法對抗欺騙干擾。但這些研究都是針對單部雷達的，而單部雷達作用距離較小，且單部雷達獲取干擾和目標參數的實時性較差，故在快速變化的復雜電磁干擾環(huán)境中的抗干擾能力有限。李世忠等提出了一種用異地配置的主被動雷達網抑制欺騙式假目標干擾的方法，該方法根據主動雷達獲取目標距離、方位角和俯仰角的量測信息，以及被動雷達獲取目標方位角和俯仰角的量測信息，通過點跡關聯(lián)方法鑒別并剔除假目標干擾，可提高主被動雷達在假目標干擾下的探測跟蹤性能，見[李世忠，王國宏，徐海全等。異地配置的主/被動雷達抗多假目標干擾。火力與指揮控制，2013，38(5)：10-13]。但該方法是在數據處理層面對干擾進行處理，增加了雷達的資源消耗，且對假目標的誤鑒概率較高。
技術實現思路
針對
技術介紹
存在的缺陷，本專利技術采用主被動雷達協(xié)同工作模式，利用被動雷達實時偵測的回波信息，對干擾進行檢測和識別，并估計干擾的相關參數，主動雷達利用被動雷達提供的干擾信息，設計最優(yōu)的發(fā)射波形，并對回波信息進行處理，從而達到計算量小、實時性高、提高雷達在復雜電磁干擾環(huán)境下的抗干擾能力。本專利技術提供了一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法，它包括以下步驟：步驟1、被動雷達干擾檢測主被動雷達同時工作，主動雷達不斷向外發(fā)射脈沖信號，且主被動雷達均不斷接收雷達回波信號并對回波信號進行處理，被動雷達對特定的區(qū)域進行實時偵測，在接收到目標反射的雷達回波后，采用二元假設檢測理論對干擾進行檢測：其中，x(t)表示被動雷達接收信號，n(t)表示加性高斯白噪聲，s(t)為真實目標回波信號，J(t)為干擾機截獲雷達信號后生成的干擾信號；H0、H1分別表示干擾信號J(t)不存在和存在兩種假設檢驗結果；在恒虛警條件下，被動雷達對干擾檢測結果進行判別，如果未檢測到干擾，主動雷達在下一時刻選擇發(fā)射常規(guī)脈沖信號；如果檢測到存在干擾，則跳轉步驟2對干擾進行識別和參數估計；步驟2、被動雷達干擾識別和參數估計2.1、干擾識別主動雷達發(fā)射的波形信息和主被動雷達接收的雷達回波信息經信息融合可表示成一個K維函數其中是與目標和干擾信號有關的參數集，A為目標和干擾構成的幅度集，ω為目標和干擾構成的頻率集，為目標和干擾構成的方位角集合，θ為目標和干擾構成的俯仰角集合，fd為目標和干擾構成的多普勒集；對融合后的信號進行特征提取，即同時將信號進行多種類型的非線性變換，經變換后信號均可表示為：其中Sq＝f(R1,R2,…Rk),k≤K，Rk表示信號Sq的第k類特征參數；對每個變換后的信號特征參數采用基于神經網絡的干擾類型分類算法對干擾進行識別，其中至少有一個能成功識別干擾類型；2.2、參數估計對干擾進行識別分類后，針對干擾類型，通過多通道估計法或極大似然法對其進行相應的參數估計，其參數主要包括：干擾信號和目標信號的幅度、多普勒和時延；步驟3、根據步驟2中被動雷達獲取的干擾類型和干擾參數，選擇合適的波形設計準則，構造出相應的代價函數，然后選擇最優(yōu)的波形設計算法計算使代價函數最優(yōu)的解集，利用求得的最優(yōu)解集構造出最優(yōu)的波形；步驟4、主動雷達發(fā)射步驟3得到的最優(yōu)波形脈沖信號，同時接收回波信號，并對回波信號進行匹配濾波處理和多普勒處理，然后進行抗干擾評估，若評估效果好則對檢測結果進行輸出顯示，效果不好則采用數據處理抗干擾措施剔除干擾，并對檢測結果進行輸出顯示。所述步驟2.1中對融合后的信號同時進行傅里葉變換、分數階傅里葉變換、短時傅里葉變換和匹配轉換，然后對各自變換后信號進行特征提取。所述步驟3中選擇最大信噪比準則或阻帶干擾能量最小準則構造相應的代價函數，然后利用共軛梯度算法或循環(huán)迭代算法計算出該代價函數的最優(yōu)解，再構造出最優(yōu)波形。本專利技術一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法的優(yōu)點：1、增大了雷達的威力范圍；2、可實時估計干擾和目標的參數，提高了雷達在快變的復雜干擾環(huán)境中的抗干擾能力；3、通過發(fā)射不同的波形，在常規(guī)信號處理后就可抑制干擾，減輕了雷達數據處理的負擔。附圖說明圖1為本專利技術的技術架構圖；圖2為波形設計的流程圖。圖3為在速度欺騙干擾下，采用單部主動雷達發(fā)射的固定波形和采用主被動雷達協(xié)同波形設計后發(fā)射的波形，雷達回波多普勒頻譜的仿真結果對比圖。圖3中圖3-1為單部主動雷達經回波處理后的多普勒頻譜；圖3-2為主被動雷達經回波處理后的多普勒頻譜。具體實施方式下面以速度欺騙干擾為例闡述本專利技術的具體實施方式，其步驟如下：步驟1被動雷達干擾檢測主被動雷達同時工作，主動雷達不斷向外發(fā)射脈沖信號，且主被動雷達均不斷接收雷達回波信號并對回波信號進行處理。被動雷達對特定的區(qū)域進行實時偵測，在接收到目標反射的雷達回波后，采用二元假設檢測理論對干擾進行檢測：其中，x(t)表示被動雷達接收信號，n(t)表示加性高斯白噪聲，s(t)為真實目標回波信號，J(t)為干擾機截獲雷達信號后生成的干擾信號；H0、H1分別表示干擾信號J(t)不存在和存在兩種假設檢驗結果。采用能量檢測算法對干擾進行檢測，即對接收到的回波信號進行包絡檢波，如果在一個CPI(脈沖個數的選取保證目標幅度在一個CPI內保持不變即可)內檢測到回波信號幅度突然增大到兩倍以上，則判為有干擾，否則認為沒有干擾。主動雷達根據被動雷達干擾檢測的結果選擇發(fā)射波形，如果被動雷達檢測到不存在干擾，則跳轉步驟4，主動雷達在下一時刻選擇發(fā)射常規(guī)脈沖信號；如果檢測到存在干擾，則跳轉步驟2對干擾進行識別和參數估計。步驟2被動雷達干擾識別和參數估計2.1、干擾識別主動雷達發(fā)射的波形信息和主被動雷達接收的雷達回波信息經信息融合可表示成一個3維函數Sr＝f(A,ω,fd)，其中A,ω,fd是與目標和干擾信號有關的參數集，A為目標和干擾構成的幅度集，ω為目標和干擾構成的頻率集，fd為目標和干擾構成的多普勒集。對融合后的信號進行特征提取，即同時將信號進行傅里葉變換、分數階傅里葉變換、短時傅里葉變換和匹配轉換。在傅里葉變換后，將其變換到頻域，即特征函數Sq＝FT(Sr)，其中，FT(·)表示傅里葉變換。對于速度干擾而言，由于干擾機量化位數影響，干擾在頻域會出現很多諧波分量，且速度欺騙干擾多普勒與其他干擾多普勒有明顯的區(qū)別，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法，該方法包括：步驟1、被動雷達干擾檢測主被動雷達同時工作，主動雷達不斷向外發(fā)射脈沖信號，且主被動雷達均不斷接收雷達回波信號并對回波信號進行處理，被動雷達對特定的區(qū)域進行實時偵測，在接收到目標反射的雷達回波后，采用二元假設檢測理論對干擾進行檢測：H0:x(t)=s(t)+n(t)H1:x(t)=s(t)+J(t)+n(t),]]>其中，x(t)表示被動雷達接收信號，n(t)表示加性高斯白噪聲，s(t)為真實目標回波信號，J(t)為干擾機截獲雷達信號后生成的干擾信號；H0、H1分別表示干擾信號J(t)不存在和存在兩種假設檢驗結果；在恒虛警條件下，被動雷達對干擾檢測結果進行判別，如果未檢測到干擾，主動雷達在下一時刻選擇發(fā)射常規(guī)脈沖信號；如果檢測到存在干擾，則跳轉步驟2對干擾進行識別和參數估計；步驟2、被動雷達干擾識別和參數估計步驟2.1、干擾識別主動雷達發(fā)射的波形信息和主被動雷達接收的雷達回波信息經信息融合可表示成一個K維函數其中A,ω,θ,…,fd是與目標和干擾信號有關的參數集，A為目標和干擾構成的幅度集，ω為目標和干擾構成的頻率集，為目標和干擾構成的方位角集合，θ為目標和干擾構成的俯仰角集合，fd為目標和干擾構成的多普勒集；對融合后的信號進行特征提取，即同時將信號進行多種類型的非線性變換，經變換后信號均可表示為：其中Sq＝f(R1,R2,…Rk),k≤K，Rk表示信號Sq的第k類特征參數；對每個變換后的信號特征參數采用基于神經網絡的干擾類型分類算法對干擾進行識別，其中至少有一個能成功識別干擾類型；步驟2.2、參數估計對干擾進行識別分類后，針對干擾類型，通過多通道估計法或極大似然法對其進行相應的參數估計，其參數主要包括：干擾信號和目標信號的幅度、多普勒和時延；步驟3、根據步驟2中被動雷達獲取的干擾類型和干擾參數，選擇合適的波形設計準則，構造出相應的代價函數，然后選擇最優(yōu)的波形設計算法計算使代價函數最優(yōu)的解集，利用求得的最優(yōu)解集構造出最優(yōu)的波形；步驟4、主動雷達發(fā)射步驟3得到的最優(yōu)波形脈沖信號，同時接收回波信號，并對回波信號進行匹配濾波處理和多普勒處理，然后進行抗干擾評估，若評估效果好則對檢測結果進行輸出顯示，效果不好則采用數據處理抗干擾措施剔除干擾，并對檢測結果進行輸出顯示。...

【技術特征摘要】
1.一種基于波形設計的主被動雷達協(xié)同抗干擾方法，該方法包括：步驟1、被動雷達干擾檢測主被動雷達同時工作，主動雷達不斷向外發(fā)射脈沖信號，且主被動雷達均不斷接收雷達回波信號并對回波信號進行處理，被動雷達對特定的區(qū)域進行實時偵測，在接收到目標反射的雷達回波后，采用二元假設檢測理論對干擾進行檢測：其中，x(t)表示被動雷達接收信號，n(t)表示加性高斯白噪聲，s(t)為真實目標回波信號，J(t)為干擾機截獲雷達信號后生成的干擾信號；H0、H1分別表示干擾信號J(t)不存在和存在兩種假設檢驗結果；在恒虛警條件下，被動雷達對干擾檢測結果進行判別，如果未檢測到干擾，主動雷達在下一時刻選擇發(fā)射常規(guī)脈沖信號；如果檢測到存在干擾，則跳轉步驟2對干擾進行識別和參數估計；步驟2、被動雷達干擾識別和參數估計步驟2.1、干擾識別主動雷達發(fā)射的波形信息和主被動雷達接收的雷達回波信息經信息融合可表示成一個K維函數其中是與目標和干擾信號有關的參數集，A為目標和干擾構成的幅度集，ω為目標和干擾構成的頻率集，為目標和干擾構成的方位角集合，θ為目標和干擾構成的俯仰角集合，fd為目標和干擾構成的多普勒集；對融合后的信號進行特征提取，即同時將信號進行多種類型的非線性變換，經變換后信號均可表示為：其中Sq＝f(R1,R...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：崔國龍，吳健，郝凱利，于立巖，孔令講，易偉，楊曉波，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51