LFM脉冲压缩雷达的一种灵巧噪声干扰方法

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一种基于DRFM的针对LFM雷达的自适应复合干扰技术

一种基于DRFM的针对LFM雷达的自适应复合干扰技术

一种基于D R F M 的针对L F M 雷达的自适应复合干扰技术徐 磊,俞成龙,陈 旭(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州225101)摘要:数字射频存储器(D R F M )不断发展成熟,越来越多地应用于线性调频(L F M )脉冲压缩雷达干扰中㊂常规压制干扰在全距离段对雷达进行压制,功率利用率较低,常规移频欺骗干扰容易被雷达识别,并且压制和欺骗干扰往往分时实施㊂针对L F M 脉冲压缩雷达,提出了一种基于D R F M 的自适应压制欺骗复合干扰方法,以掩护目标为目的形成可设宽度的条带式压制干扰,以距掩护目标指定位置为起始形成距离拖曳式自适应欺骗干扰,且压制和欺骗干扰可同时实现㊂最终基于M a t l a b 仿真平台的大量仿真实验和性能分析证明了该干扰对L F M 脉冲压缩雷达有效㊂关键词:数字射频存储器;移频干扰;条带式压制干扰;自适应欺骗干扰中图分类号:T N 972 文献标识码:A 文章编号:C N 32-1413(2021)02-0018-05D O I :10.16426/j .c n k i .jc d z d k .2021.02.004A n A d a p t i v e C o m p o s i t e J a m m i n g T e c h n o l o g yt o L F M R a d a r B a s e d o n D R F MX U l e i ,Y U C h e n g -l o n g,C H E N X u (T h e 723I n s t i t u t e o f C S I C ,Y a n gz h o u 225101,C h i n a )A b s t r a c t :D i g i t a l r a d i o f r e q u e n c y m e m o r y (D R F M )h a s b e e n c o n t i n u o u s l y d e v e l o pe d a n d m a t u r e d ,a n d i s i n c r e a s i n g l y u s e d i n l i n e a rf r e q u e n c y m o d u l a t i o n (L F M )p u l s e c o m p r e s s i o n r a d a r j a mm i n g.C o n v e n t i o n a l b l a n k e t j a mm i n g s u p p r e s s e s r a d a r a t f u l l r a n ge w i t h l o w p o w e r u t i l i z a t i o n ,a n d c o n -v e n t i o n a lf r e q u e n c y s h i f t d e c e p t i o n j a mm i ng i s e a s i l y r e c o g n i z e d b y r a d a r .S u p p r e s s i o n a n d d e c e p-t i o n a r e o f t e n i m p l e m e n t e d i n a t i m e -s h a r i n g m a n n e r .F o r t h e L F M p u l s e c o m pr e s s i o n r a d a r ,a n a -d a p t i v e s u p p r e s s i o n d e c e p t i o n c o m p o s i t e j a mm i n g me t h o d b a s e d o n D R F M i s p r e s e n t e d i n t h i s p a -p e r ,w h i c hf o r m s a s t r i p b l a n k e t j a mm i ng w i th a d j u s t a b l e wi d t h f o r t h e p u r p o s e o f t a r g e t s h i e l d i n g,a n d f o r m s a r a n g e d r a g -a n d -d r o p a d a p t i v e d e c e p t i o n j a mm i n g t a k i n g t h e d e s i gn a t e d p o s i t i o n t o t h e s h i e l d e d t a r g e t a s s t a r t i n g .T h e s u p p r e s s i o n a n d d e c e p t i o n j a mm i n g c a n b e i m pl e m e n t e d s i m u l t a n e -o u s l y .F i n a l l y ,a l a r g e n u m b e r o f s i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s a n d p e r f o r m a n c e a n a l ys i s b a s e d o n M a t l a b s i m u l a t i o n p l a t f o r m p r o v e t h e f e a s i b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s s o f j a mm i n g t o t h e L F M p u l s e c o m pr e s -s i o n r a d a r .K e y wo r d s :d i g i t a l r a d i o f r e q u e n c y m e m o r y ;f r e q u e n c y s h i f t j a mm i n g ;s t r i p b l a n k e t j a mm i n g ;a d a p -t i v e d e c e p t i o n j a mm i n g收稿日期:202006220 引 言线性调频(L F M )信号脉冲压缩雷达,因其具有良好的功率优势,以及对回波多普勒不敏感的特性,具有广泛的应用[1-2]㊂在数字射频存储器(D R F M )技术的发展推动下,干扰技术也得到了快速发展,传统的模拟干扰变为了数字干扰,转发信号与原始信号具有很高的相干性[3],且干扰信号相关性好,使干2021年4月舰船电子对抗A pr .2021第44卷第2期S H I P B O A R D E L E C T R O N I C C O U N T E R M E A S U R EV o l .44N o .2扰具备压制㊁欺骗的双重特性,能有效对抗雷达的脉压系统,功率利用率高,干扰效果好㊂对雷达辐射源信号脉内特征评估的研究成为雷达对抗领域中的一个研究方向[4]㊂基于D R F M 技术的干扰有全脉冲转发干扰㊁式样脉冲干扰㊁准式样脉冲干扰等[5]㊂文献[6]对基于D R F M 技术的干扰进行了研究,将截获到的信号进行幅度㊁频率㊁相位调制后作为干扰信号转发给雷达,得到较好的干扰效果㊂L F M 信号的距离多普勒耦合特性使得移频转发干扰具有较好的干扰性能㊂针对L F M 脉冲压缩雷达开展基于D R F M 技术的移频调制干扰技术研究具有十分重要的意义㊂现有的移频欺骗干扰易被雷达识别,压制干扰全距离段压制,造成功率浪费,且欺骗压制分时实施,针对此问题,本文提出一种基于D R F M 技术的自适应压制欺骗复合干扰方法,产生以掩护目标为中心的可设宽度的条带式压制干扰和预设起始干扰位置的距离拖曳式欺骗干扰,并且压制欺骗干扰同时实施㊂给出了移频干扰对L F M 雷达的干扰机理,给出自适应干扰信号的模型及实现步骤,并进行了大量仿真实验和性能分析㊂1 移频干扰对L F M 雷达的干扰机理L F M 信号是一种常用的雷达脉冲信号,具备大时宽带宽积的优势,可用脉冲压缩获取增益,并且对目标回波信号的多普勒频移不敏感,技术较为成熟[7]㊂雷达接收到目标反射回的电磁波,在信号处理系统中进行脉冲压缩,实质上是对雷达回波信号进行匹配或降旁瓣失配滤波处理㊂在匹配滤波处理中,与雷达发射波形不相关的干扰信号不能获得相应的处理增益,提升了雷达的抗非相参干扰能力㊂L F M 信号定义为:s (t )=1Tej (2πf 0t +πK t 2),0ɤt ɤT (1) 移频干扰信号是由D R F M 系统对截获的线性调频雷达信号相位调制后转发而形成的,干扰信号进入雷达接收机后,相对于原信号,其信号频率发生了f ψ的频移,移频干扰信号定义为:s ψ(t )=1Tej (2π(f 0+f ψ)t +πK t 2),0ɤt ɤT (2) 经匹配滤波器后输出的信号为[8]:y ψ(t )=ʏɕ-ɕh (τ)s ψ(t -τ)d τ=s i n πB (t -T +f ψK )(1-t -T T )πB (t -T +f ψK )(1-t -TT )㊃(1-t -T T)㊃e j 2π(f 0+fψ2+B 2)(t -T )+fψ2T ,0<t <2T (3) 式(3)表明,基于D R F M 的移频干扰信号进入雷达接收机后,经过匹配滤波处理后的输出为中心频率为f 0+B 2+f ψ2的单频振荡信号,其包络为:y ψ(t )=s i n πB (t -T +f ψK )(1-t -T T )πB (t -T +f ψK )(1-t -TT)㊃(1-t -T T ),0<t <2T (4) 频移量为f ψʂ0时,雷达进行匹配滤波后输出的峰值将偏移到位置t =T -fψK处;f ψ>0时,干扰经雷达接收滤波后产生的主峰导前;f ψ<0时,干扰经雷达接收滤波后产生的主峰滞后㊂加入频移后的干扰回波与雷达进行失配滤波处理,输出的主峰宽度将被一定程度展宽,幅度有所下降㊂雷达接收到的相同功率的目标回波匹配滤波输出峰值y m a x 和移频干扰回波失配滤波峰值y ψm a x 关系为:y ψm a x =(1-f ψB)y m a x (5)2 基于D R F M 的自适应压制欺骗复合干扰方法针对L F M 雷达,设计了一种基于D R F M 技术的自适应压制欺骗复合干扰方法㊂该方法对接收到的雷达信号进行式样截取,通过对截取信号进行移频调制,在距掩护目标指定距离处形成欺骗干扰,在脉间内利用窗函数特性曲线对移频量进行二次调制,产生自适应距离拖曳干扰㊂根据截获的雷达信号时宽㊁带宽和预设的干扰位置自动计算欺骗干扰的移频量,根据拖曳策略及选定的窗函数生成二次移频量㊂通过对截取信号进行移频调制的同时进行91第2期徐磊等:一种基于D R F M 的针对L F M 雷达的自适应复合干扰技术变调频斜率调制,以掩护目标为目的在目标位置形成可设宽度的条带式压制干扰㊂根据截获的雷达信号时宽㊁带宽和掩护目标的位置计算压制干扰的移频量,根据设置的压制范围自动计算调频斜率调制量㊂信号模型如图1所示,单个脉冲内期望得到的干扰效果如图2所示㊂图1干扰信号模型示意图图2 单个脉冲干扰期望效果图自适应干扰具体实现步骤如下,流程图如图3所示㊂(1)截取雷达信号并对参数进行分析,获得截取段的线性调频信号时宽宽度T 1,带宽宽度B 1㊂(2)计算截获的雷达信号调频斜率K ,给出干扰机转发延时时间t 0㊂(3)生成干扰(分2种情况):①生成条带式压制干扰J 1(a)设置以掩护目标为中心的条带式压制干扰压制范围J 1R ㊂(b)计算该压制范围下变调频斜率调制后的调频斜率k 1:图3 自适应干扰方法流程k 1=a ˑK =11-2J 1R 1.5T 1CˑK(6)式中:a 为调频斜率改变系数;C 为光速;K 为原信号调频斜率;J 1R 为压制范围;T 1为截取信号的时宽㊂(c)计算将条带式压制干扰中心调制到掩护目标位置的移频量f J 1ψ:f J 1ψ=(T 1+t 0-T 1ˑ1.5ˑ(1-1a))ˑK (7) (d)生成干扰中心与被掩护目标位置重合的条带式压制干扰J 1㊂②生成欺骗干扰以下公式中B 为雷达信号带宽可根据侦察估计值确定,如无法确定则取B 1㊂(a)设置初始干扰距离J 2R 0,即经雷达匹配滤波后第一个干扰脉冲距离被掩护目标的距离,滞后被掩护目标为正,超前目标为负㊂J 2R 0ɪC ˑ(T 1+t 0-BK )2,C ˑ(T 1+t 0+B 1K)2(8) (b )计算第1个转发脉冲的初始频移量f J 2ψ0㊂02舰船电子对抗 第44卷f J 2ψ0=(t 0+T 1-2J 2R 0C)ˑK (9)式中:移频范围为[-B 1,B ]㊂(c)设置欺骗干扰策略,选择脉间距离拖曳干扰以初始干扰距离为起点后拖或前拖,如后拖,移频量逐个脉冲减小;如前拖,移频量逐个脉冲增加,具体移频量计算见(d)㊂(d )计算第i 个脉冲的移频量f J 2ψi ㊂前拖干扰二次移频最大值为f Δψma x =B -f J 2ψ0,后拖干扰二次移频最小值为f Δψm i n =-B 1-f J 2ψ0㊂设对雷达进行N 脉冲时间干扰,取点数为2N的窗函数为w ,则前拖干扰第i 个移频增量为f Δψm a x ˑw (i ),后拖干扰第i 个移频增量为f Δψm i n ˑw (i )㊂(e)生成距被掩护目标指定距离为起始的前拖或后拖自适应欺骗干扰J 2㊂(4)将压制干扰和欺骗干扰进行加权调制,形成复合干扰:J =ðKn =1αJ 1+βJ 2(10)式中:n 为掩护目标个数,n ɪ(1,2, ,K );α,β为压制干扰和欺骗干扰权重㊂场景应用实例:干扰机掩护5架突防飞机,在远区时,将n 设置为5,权重β调节为0,干扰机对L F M 雷达实施远距离多条带式压制干扰㊂飞机突防到一定距离后,调节权重α,β值,干扰机对L F M 雷达实施压制和欺骗复合式干扰㊂在近区时,根据突防的飞机数量调节n 值,将权重α调节为0,干扰机对L F M 雷达实施距离拖曳式欺骗干扰㊂3 仿真分析参数设计:雷达信号带宽B =50MH z,时宽T =50μs ,重复周期f P R T =250μs ,采样率F s =100MH z ,底噪功率P 1=-10d B ,信号功率P 2=0d B ,数字储频截取时宽T 1=25μs,等待转发时间t 0=0.1μs ,干扰机及掩护目标距雷达距离R =15k m ,压制干扰覆盖范围J 1R =950m ,压制干扰幅度调制α=60d B ,欺骗干扰距掩护目标初始距离J 2R 0=5k m ,欺骗干扰幅度调制β=30d B ,拖曳方式为后拖,移频调制窗函数w 选择h a mm i n g 窗㊂常规移频干扰移频量为-8.233MH z㊂仿真结果如图4~图7所示㊂图4给出了雷达初始脉冲受干扰前后脉压结果的对比,受干扰前雷达可正常检测到目标,受到自适应干扰后,以被掩护目标为中心产生条带式压制干扰效果,距离掩护目标5k m 处产生欺骗干扰效果㊂图4 初始脉冲受干扰前后脉压结果对比图图5㊁图6给出了干扰前后多脉冲脉压结果对比仿真三维图和俯视图,受干扰前雷达可正常检测到目标,受到自适应干扰后,在32个脉冲持续时间内,以被掩护目标为中心持续存在条带式压制干扰效果,距离掩护目标5k m 处产生的欺骗干扰逐个脉冲向后拖曳㊂图7给出了常规移频干扰下多脉冲脉压结果,在距离掩护目标5k m 处产生欺骗干扰效果,常规移频干扰易被雷达识别㊂由M a t l a b 仿真结果得知干扰效果和设计保持一致,本文所提自适应干扰方法能对L F M 雷达产生较好的干扰效果,且不易被雷达识别㊂12第2期徐磊等:一种基于D R F M 的针对L F M 雷达的自适应复合干扰技术图5 干扰前后多脉冲脉压结果对比三维图图6干扰前后多脉冲脉压结果对比俯视图图7 常规移频干扰下多脉冲脉压结果4 结束语基于数字储频技术,提出了一种针对L F M 雷达脉冲压缩的自适应压制欺骗复合干扰方法㊂利用截获的雷达信号时宽㊁带宽㊁转发延时设置干扰参数,自动生成移频干扰所需的移频量㊂以掩护目标为中心形成可设宽度的条带式压制干扰,在距掩护目标指定距离为起始,形成距离拖曳式自适应欺骗干扰,且压制和欺骗干扰可同时实施㊂并对其进行了仿真分析,验证了算法的有效性㊂在仿真中欺骗干扰进行了后拖动处理,前拖处理原理与之相同,不再赘述㊂仿真参数为效果示意,不代表雷达真实参数㊂(下转第60页)图9 跟踪假目标信号波形和跟踪态势C P U+G P U 结构干扰效果评估仿真系统设计方法,较传统信息级仿真更贴近实际情况,成本较半实物仿真系统大幅降低,时效性㊁可升级㊁可扩展性显著提高㊂文中设定的场景和仿真试验结论并不具有普遍性,供业界研究人员参考㊂有关在复杂电磁环境下对抗跟杂及多模复合制导反舰导弹效果评估仿真有待进一步研究㊂参考文献[1] 韦红宇.基于C P U+G P U 协同架构下的并行化多目标跟踪方法研究[D ].西安:西安电子科技大学,2019.[2] 刘松涛,姜宇,刘振兴.舰载电子对抗干扰效果在线评估方法[J ].电子信息对抗技术,2016.31(4):6367.[3] 滕琨.基于G P U+C P U 的雷达仿真系统设计与实现[D ].西安:西安电子科技大学,2019.[4] 曾洪祥.雷达电子战建模仿真技术和作战效能评估的研究[D ].北京:国防科技大学,2008.[5] 邱鹏宇,吴京.反舰末制导雷达的功能仿真[J ].计算机应用,2005(6):4042.[6] 沈丹璐,常文革.反舰导弹末制导段抗干扰性能评估方法探讨[J ].雷达科学技术,2005,3(1):1529.[7] 顾燕飞,王杰,梁广真.对反舰末制导雷达复合干扰研究与仿真[J ].舰船电子对抗,2011,34(4):6871.[8] 张洪涛. 捕鲸叉 雷达导引头抗干扰性能分析[J ].舰船电子工程,2006,26(6):167169.[9] 李东,陈叶明,冯震,等.电子对抗平台中的信号模拟设计及应用[C ]//中国造船工程学会电子技术委员会雷达与对抗一体化及仿真技术学术交流会论文集,安庆:2010:168172.[10]来庆福.反舰导弹雷达导引头抗舷外干扰技术研究[D ].长沙:国防科技大学,2011.[11]张雨,艾威.箔条质心干扰对抗反舰导弹仿真研究[J 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(上接第22页)参考文献[1] R I C HA R D S M A.雷达信号处理基础[M ].邢孟道,王彤,李真芳,等译.北京:电子工业出版社,2008:6971.[2] 邰宁,许雄,韩慧,等.对L F M 信号的阶梯波调频干扰方法[J ].太赫兹科学与电子信息学报,2019,17(5):871876.[3] 云熙.基于间歇采样的S A R 欺骗干扰研究[D ].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2018.[4] 刘明骞,张俊林,李坤明,等.一种雷达辐射源信号脉内特征的综合评估方法[J ].西安电子科技大学学报,2019,46(6):814.[5] 韩俊宁,王晓燕,赵国庆.准数字示样D R F M 干扰的研究[J ].电子信息对抗技术,2006,31(2):36,11.[6] S O UM E K H M.S A R -E C C M u s i n g p h a s e -pe r t u r b e d L F M c h i r p s i g n a l s a n d D R F M r e p e a t ja mm e r p e n a l i z a -t i o n [J ].I E E E T r a n s a c t i o n s o n A e r o s p a c e a n d E l e c -t r o n i c S ys t e m s ,2006,42(1):191205.[7] 张养瑞,李云杰,李曼玲,等.间歇采样非均匀重复转发实现多假目标压制干扰[J ].电子学报,2016,44(1):4653.[8] 刘忠,陈登伟,谢晓霞,等.L F M 脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究[J ].现代雷达,2006,28(11):8486.。

雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)

雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)

雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)本文关键词:雷达脉冲压缩,波形设计,二相编码信号,旁瓣抑制,检测与参数估计,反辐射导弹,抑制滤波器,分数阶,线性调频,回波,变换,多普勒频移,脉压,信噪比损失,时域信号,匹配滤波,模糊函数,联合分辨,距离旁瓣,峰值旁瓣电平雷达波形设计与线性调频(LFM)信号的处理在雷达系统中占有重要的位置。

本文主要研究了雷达脉冲压缩波形的设计、脉压旁瓣抑制体制的性能分析与改进、旁瓣抑制滤波器的设计、LFM信号的分析与处理特别是反辐射导弹的检测与参数估计。

现代雷达技术中广泛使用LFM信号,对LFM信号的处理至关重要。

雷达信号中线性调频项的产生有两种原因,一是人为因素有意产生的,如脉冲压缩技术中使用的LFM信号;二是目标本身客观存在的,如导弹的主动飞行段、飞机的机动飞行等产生的加速度,以及目标与雷达平台相对运动所产生的雷达回波信号中的线性调频项,如合成孔径雷达(SAR)回波、反辐射导弹回波等。

常规的雷达脉冲压缩波形有LFM信号和相位编码信号。

LFM信号的模糊函数为斜刀刃形,优点是对多普勒频移不敏感,但时频联合分辨率差,脉压输出的峰值旁瓣电平高达-13.2dB;二相编码信号如13位Barkei。

码具有图钉状的模糊函数,因而时频联合分辨率好,且脉压输出的峰值旁瓣电平相对较低,为-22.2dB,但对多普勒频移敏感。

本文提出了一类新的脉压信号——二次伸缩二相编码信号,将具有特定Fourier级数展开系数的波形在时域进行二次伸缩,采样,并符号化为二值序列,即得到这类二次伸缩二相编码信号。

信号本身兼有线性调频和调相,因而其模糊函数为刀刃型和图钉型的复合形状,对多普勒频移不敏感及有较好的距离一速度联合分辨率,且其峰值旁瓣可低于-30dB。

脉压波形经匹配滤波后,除了主瓣,尚存在不希望的距离旁瓣,影响了雷达对多目标的探测。

对于LFM这类复信号,传统的旁瓣抑制方法是在匹配滤波后引入加权网络,在频域进行加权处理,使旁瓣降低。

面向脉冲多普勒雷达的灵巧噪声干扰方法研究

面向脉冲多普勒雷达的灵巧噪声干扰方法研究

包 括 敌 方 雷 达 发 射 信 号 的 频 率 、 宽 、 复 频 率 等 , 仅 在 频 脉 重 不
域 上 瞄 准 目标 信 号 中 心 频 点 , 时域 上 也 与 目标 信 号 重 叠 , 使
能 量 集 中 在 雷 达 信 号 带 宽 内 , 对 雷 达 信 号 起 到 更 好 压 制 作 能 用 。 且 大 大 降 低 了 S B或 S c抗 干 扰 技 术 的 性 能 。 可 以 并 L L 它
存 储 器 , 经 过 调 制 的 噪 声 信 号 通 过 信 号 合 成 器 形 成 灵 巧 噪 与 声 的数 字 信 号 , DA 转 换 成 中频 模 拟 信 号 , 后 调 制 到 原 由 / 然 来 的频 段 , 过 天 线 发 射 进 行 干扰 。 经 文 中灵 巧 噪声 选用 卷积 调制 的方 法 产生 。 具体 方法 如下 :
假 设 噪 声 为 白 噪声 , 表达 式 为 n t , 过 带 通 滤 波 器 h() ( 通 ) i t

图 3 目标+ 巧 噪 声 干 扰 时 域 图 灵
Fg 3 Tmed m i g r o re n mat o ejmm n i. i o anf ue fagt ds r ni i t a s a ig
通 过 图 3 图 4可 以看 出 。 巧 噪 声 信 号 在 时域 上 完 全 与 、 灵 目标 回波 信 号 重 叠 , 干 扰 能 量 更 加 集 中 的 叠 加 在 目标 信 号 使
第2 0卷 第 7期
Vo .0 1 2
No 7 .
电子设计 工程
E e to i sg g n e i g l c r n c De i n En i e rn
21 0 2年 4月

基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样转发干扰方法

基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样转发干扰方法

基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样转发干扰方法ZHANG Jianzhong;MU Heqiang;WEN Shuliang;LI Yanbing;GAO Hongwei【摘要】得益于数字储频技术的快速发展,间歇采样转发干扰(ISRJ)得到广泛应用,现有抗干扰方法尚无法有效对抗此种干扰.在深入研究ISRJ的基础上,针对其时域采样不连续的特点,该文提出一种基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样干扰方法.该方法利用LFM分段信号之间的正交性,结合掩护波形的思想,通过窄带滤波器组对干扰和目标进行分选,然后剔除干扰,最后在脉内和脉间进行积累.理论分析和仿真结果表明,分段脉冲压缩方法能有效对抗多干扰机情况下不同样式的间歇采样干扰组合.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2019(041)007【总页数】9页(P1712-1720)【关键词】间歇采样;分段脉冲压缩;抗干扰方法;窄带滤波器组【作者】ZHANG Jianzhong;MU Heqiang;WEN Shuliang;LI Yanbing;GAO Hongwei【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TN9741 引言雷达对抗愈演愈烈,有源干扰机的运用使雷达工作的电磁环境严重恶化,其数字储频转发[1—3]的工作形式使干扰信号与雷达信号具有一定的匹配性,同时保证了干扰信号对雷达频率的覆盖,为使已方雷达充分发挥作用,必须采取有效对抗手段。

由于数字储频转发的相干干扰可以快速,精准地复制探测波形,常规的脉间波形捷变[4,5],掩护脉冲[6],频率捷变技术[7],多载频相位编码技术[8]均不能有效对抗干扰。

在诸如弹载干扰机等应用场合,受限于物理尺寸与天线隔离度等限制,干扰机采用侦收与干扰交替进行的工作模式,间歇采样转发干扰[9,10]应运而生。

对抗此类干扰对抗方法并不多见,其中,文献[11]设计了一种脉内正交的线性调频相位编码波形,将间歇采样转发干扰,拆分成不同的子信号,利用其相应匹配滤波器对干扰进行有效侦察识别、干扰对抗,但其仅针对间歇采样转发干扰占空比小于0.5的情况进行了分析,且没有考虑干扰和目标回波之间的不同步。

一种新的LFM雷达干扰技术

一种新的LFM雷达干扰技术

r me a t e r s . T h e v a l i d i t y a n d e f i f c i e n c y o f h t e n e w j a m m i n g t e c h n i ue q i s j u s t i f i e d b y t h e t h e o r e t i c a l na a l —
T ANG Xi a o — g u o ,Z HA NG J i a n — y u n ,L EI L e i ,HU ANG Z h o n g - r u i
( E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e , H e f e i 2 3 0 0 3 7 , C h i l r a )

种新 的 L F M 雷 达 干扰 技 术
唐孝 国, 张剑 云 , 雷 磊, 黄 中瑞
( 电 子工 程 学 院 , 合肥 2 3 0 0 3 7 )
摘要 : 根据 间歇 采样 转发 干扰和 正 弦加 权调 频 干扰 的原 理和 特点 , 提 出了一 种新 的对付 线性 调 频 雷达的 干扰 方法一 间歇 采样 正 弦加 权调 频干扰 , 即干 扰机 对 接 收 到 的 雷达 照射 信 号先 进 行
s m p a l e d a n d mo d u l a t e d i n f r e q u e n c y d o ma i n ,a n d t h e n t h e mo d u l a t e d s i g n a l i s r e t r a n s mi t t e d.T he
间歇 采样 处理 , 再 附加 正 弦频 率调 制 , 然后将 调 频 结果 放 大 转发 出去 。理论 分 析 证 明 , 该 方 法

雷达线性调频信号(LFM)脉冲压缩

雷达线性调频信号(LFM)脉冲压缩

西南科技大学课程设计报告课程名称:设计名称:雷达线性调频信号的脉冲压缩处理姓名:学号:班级:指导教师:起止日期: 2010.12.25-----2011.1.5学生班级:学生姓名:学号:设计名称:雷达线性调频信号的脉冲压缩处理起止日期: 2010、12、25——2011、1、03 指导教师:课程设计学生日志课程设计评语表雷达线性调频信号的脉冲压缩处理一、 设计目的和意义掌握雷达测距的工作原理,掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计,线性调频信号是大时宽频宽积信号;其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。

LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用;利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点,宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率,较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾;。

而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力,还增强了抗干扰能力、灵活性,能满足雷达多功能、多模式的需要。

二、 设计原理 1、匹配滤波器原理:在输入为确知加白噪声的情况下,所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器,设一线性滤波器的输入信号为)(t x : )()()(t n t s t x +=其中:)(t s 为确知信号,)(t n 为均值为零的平稳白噪声,其功率谱密度为2/No 。

设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ,其频率响应为)(ωH ,其输出响应:)()()(t n t s t y o o += 输入信号能量:∞<=⎰∞∞-dt t s s E )()(2输入、输出信号频谱函数: dt e t s S t j ⎰∞∞--=ωω)()()()()(ωωωS H S o =ωωωπωωd e S H t s tj o ⎰∞-=)()(21)( 输出噪声的平均功率:ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ⎰⎰∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22)()()(21)()(2122ωωωπωωπωωd P H d e S H SNR n t j o o ⎰⎰∞∞-∞∞-=利用Schwarz 不等式得:ωωωπd P S SNR n o ⎰∞∞-≤)()(212上式取等号时,滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件:otj n eP S H ωωωαω-=)()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时,MF 的系统函数为: ,)()(*o t j e kS H ωωω-=oN k α2=k 为常数1,)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭,)()(*ωω-=S S ,也是滤波器的传输函数)(ωH 。

一种新的脉冲压缩雷达干扰处理方法

一种新的脉冲压缩雷达干扰处理方法随着雷达技术的迅速发展,脉冲压缩雷达已经成为当前最先进的雷达系统。

然而,它们也存在着处理外部干扰的问题,这是由于脉冲压缩雷达在对远距离目标进行定位时,会受到由外部干扰引起的信号失真影响而准确度受到影响。

为了解决这一问题,本文提出了一种新的脉冲压缩雷达干扰处理方法,采用定频噪声干扰的抑制方案,通过窗口函数抑制低频噪声,采用频率屏蔽技术来抑制定频噪声,有效抑制外部干扰,提高雷达系统的定位精度。

首先,考虑到定频噪声干扰,可以通过采用频率屏蔽技术来抑制定频噪声,即不同频率信号被分别处理,其中低频信号经过预加重后进行窗函数处理,高频信号直接被忽略。

因此,可以利用频率屏蔽技术将定频噪声干扰分开,从而只对低频信号进行窗函数处理,同时抑制低频噪声。

除此之外,由于窗函数具有非常强的抑制作用,因此可以有效抑制低频噪声,获得较好的抑制效果。

其次,可以使用多媒体技术,充分利用多媒体信息,实现多种功能,同时实现抑制外部干扰的同步处理,以达到最佳的效果。

比如,可以采用多种传感器信息,包括温度传感器、光照传感器和加速度传感器等,这些传感器信息可以被整合在一起,实现多功能的雷达处理,从而达到最佳的效果。

最后,通过滤波技术进行信号处理,可以有效抑制外部干扰,并且还可以提高信号处理的精度。

滤波技术可以分为两种:一种是滤波模型,另一种是滤波算法。

前者是基于特定模式,可以有效地抑制外部干扰,后者则是针对某种特定算法,可以更好地抑制外部干扰。

因此,可以通过滤波技术抑制外部干扰,有效地提高信号处理的精度。

综上所述,本文提出的一种新的脉冲压缩雷达干扰处理方法可以有效地抑制外部干扰,通过采用定频噪声干扰的抑制方案,通过窗口函数抑制低频噪声,采用频率屏蔽技术来抑制定频噪声,有效抑制外部干扰,提高雷达系统的定位精度,同时也可以利用多媒体技术及滤波技术,进行信号处理,提高信号处理的精度,达到最好的抑制效果。

综上所述,一种新的脉冲压缩雷达干扰处理方法的开发,将为雷达系统的正确定位及效率提供有效的技术支持,有效抑制外部噪声,提高雷达系统的定位精度,为雷达系统技术的发展做出重要贡献。

LFM脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究

维普资讯
第2 8卷
第 1 期 1
现 代 衙 达
Mo e n Ra a d r d r
V0 _ 8 No 1 l2 . l N v mb r 2 o o e e o 6
20 06年 1 月 1
L M 脉 冲压 缩 雷 达 抗 移 频 干 扰 的方 法 研 究 F
的特征参数 , 从而提 出了 一 种利用数字接收机技术处理 、 算 特征 参数 , 计 并利用该特征参数对雷 达获得 的移频 十扰所形
成 的似 f标距 离进行补偿 而得到真实 f标川波距离的抗移频 1扰 的思想 , 1 1 二 最后对该思想 的实现 、 特点 等问题进行丫探 讨。
【 关键词】 脉冲 缩雷达; 移频 扰 ; 信号处理; 相位测 法
t r c s h e ev d sg a s t e t t h h r c eit a a tr n b a n h e lr n e o r e y c mp n a ig t e o p o e st e r c ie in l o si e t e c aa trsi p r mee a d o ti s t e r a a g ft g tb o e s t h ma c I a n
rneo i—eunyjm n .Fnl ,sm susrle otei l e t i fh to f o n r gsi-eu ny ag f h f qe c mi sf r t a g i l o ei e e t t h e na o o eme do u t i hff q ec ay s ad mp m tn t h c en tr
【 bt c】 Te ee e ot ti a o bt t r te r s nl n e a ea e ru i ao si-eun A s at r h ci r u u s nl f o e a e r u ga adt l r te m snl f h fqec r v p g hh t g t n i h fs tg t g fr t y

基于MTD的LFM雷达对抗DRFM干扰方法



要: 针对 数 字射频 存储 器( D i g i t a l Ra d i o F r e q u e n c y Me mo r y , D RF M) 干扰 作 用 下 , 线
性 调 频 脉 压 雷 达 无 法 稳 定 检 测 与 跟 踪 目标 的 问题 , 提 出 了 一 种 基 于 动 目标 检 测 的 DR F M 干 扰
pr o c e s s or . Se c on dl y,t he t i me — d o ma i n e c ho e s a t t h e t wo p e a ks a r e r e c o v e r e d s e pa r a t e l y b y i n—
对抗 算 法 。该 算 法利 用动 目标检 测 处理 分 别 将 目标 和 干扰 回 波 的能 量 进 行 相 参 积 累这 一特
性, 根 据 恒虚 警检 测后 峰值 分 选 出两种 回波 信号 , 通过 逆动 目标 检 测和 逆脉 冲压 缩 处理恢 复 时
域信号, 最后使 用相 位 统计 次数 方 差鉴 别 目标和 干 扰 。仿 真 结 果表 明 , 在 低 信 噪 比条 件 下 , 该
方 法能 够有效 地 对抗 D RF M 干扰 。
关键 词 : 数 字射 频 存 储 器 ;动 目标 检 测 ;线 性 调 频 ;相 位 量 化 中 图分类 号 : T N9 7 4 文献标 识码 : A
DRF M J a mmi n g S u p p r e s s i o n Me t h o d Ba s e d o n
Ab s t r a c t : Li ne a r Fr e q ue n c y M o du l a t i o n ( LFM ) pu l s e r a d a r s u f f e r s f r o m d e t e c t i o nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ a n d t r a c ki ng p e r f o r ma nc e d e g r a da t i o n i n t he s i t u a t i o n of Di gi t a l Ra di o Fr e q ue nc y M e mo r y

LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现

LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现LFM(Linear Frequency Modulation)脉压技术是一种常用的雷达信号处理技术,它在天气雷达领域有着广泛的应用。

本文将从原理、特点以及在天气雷达信号处理中的运用体现进行探讨。

LFM脉压技术是一种利用线性频率调制的脉冲信号进行雷达信号处理的方法。

其原理是通过线性调制发射脉冲信号,然后利用接收到的散射回波进行相关处理,从而提取目标的强度、距离和速度等信息。

相较于传统的连续波雷达,LFM脉压技术具有更好的抗干扰能力和较高的距离分辨率。

LFM脉压技术在天气雷达中的应用主要体现在两个方面:距离测量和天气参数估计。

首先,LFM脉压技术可以实现较高的距离分辨率。

传统的天气雷达在测量雨滴或冰晶的位置和强度时,难以区分密集的云层。

而LFM脉压技术通过发射具有大带宽(bandwidth)的脉冲信号,可以实现较高的距离分辨能力,从而更准确地识别云层的分布和强度。

同时,LFM脉压技术还可以利用多普勒效应,测量云层的速度信息,进一步提高天气雷达的观测精度。

其次,LFM脉压技术能够实现天气参数估计。

一般来说,天气雷达的目标是测量降水率和粒子大小分布等天气参数。

LFM脉压技术可以通过估计回波信号的功率谱密度,推算出降水率。

此外,由于不同粒子会给出不同的回波信号,LFM脉压技术还可以通过分析散射信号的频率和幅度变化,得到粒子大小分布等信息。

在天气雷达信号处理中,LFM脉压技术的运用还需要解决一些问题。

首先是信号处理的复杂性。

由于LFM脉压信号的带宽较大,需要进行较复杂的相关处理,这对硬件和算法的要求较高。

其次是抗多径干扰的能力。

由于雷达信号往往会受到反射、折射、散射等多种途径的影响,导致回波信号中出现多径效应,使得回波信号失真或混叠。

针对这一问题,需要采用合适的信号处理方法,如多通道接收和复杂相关处理,来最小化多径效应的影响。

尽管存在一些挑战,但LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现依然非常重要。

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航天电子对抗第24卷第2期收稿日期:2007-09-17;2007-12-28修回。

作者简介:汤礼建(1983-),男,硕士研究生,主要研究方向为电子对抗技术;黄建冲(1966-),男,副教授,主要研究方向为电子对抗技术;徐新华(1983-),男,硕士研究生,主要研究方向为电子对抗系统建模与仿真。

LFM 脉冲压缩雷达的一种灵巧噪声干扰方法汤礼建,黄建冲,徐新华(解放军电子工程学院,安徽合肥 230037) 摘要: 为有效干扰线性调频脉冲压缩雷达,提出了一种基于卷积调制的灵巧噪声干扰实现方法。

该方法是将干扰机接收并存储的雷达发射信号与噪声信号相卷积后转发出去。

理论分析和仿真实验均证明了它能有效干扰L FM 脉冲压缩雷达,且性能明显优于射频噪声干扰。

关键词: 线性调频信号;脉冲压缩;射频噪声干扰;灵巧噪声干扰中图分类号: TN 972 文献标识码: AA smart noise jamming realization method against LFM pulsecompression radarTang Lijian ,Huang Jianchong ,Xu Xinghua(Electronic Engineering Instit ute of PLA ,Hefei 230037,Anhui ,China )Abstract :In order to counter the L FM pulse compression radar ,one smart noise jamming realization meth 2od based on convolution modulation is proposed.The jammer receives the radar signal and convolves it with noise signal.Then the convolution result is retransmitted.This smart noise jamming is proved to be more effec 2tive than RF noise jamming for L FM pulse compression radar by theoretical analysis and simulation.K ey w ords :L FM signal ;pulse compression ;RF noise jamming ;smart noisejamming 图1 灵巧噪声干扰机组成原理框图1 引言现代雷达广泛采用了脉冲压缩技术,大大提高了其抗干扰能力。

传统噪声干扰均采用非相参噪声调制的干扰信号,干扰功率谱比较宽,能量分散,经脉冲压缩后,噪声能量大部分被滤除,干扰能力大大减弱,不能对脉冲压缩雷达形成有效干扰[1]。

本文根据线性调频脉冲压缩雷达信号处理的特点,提出了一种灵巧噪声干扰技术。

它是将干扰机接收并存储的雷达发射信号与视频噪声信号相卷积,经放大后再转发的一种干扰方法。

这种干扰方法不需要测频和频率引导就能自动瞄准雷达信号频率,并可利用脉冲压缩的处理增益,降低对干扰功率的要求;而且从产生的干扰效果看,既有假目标欺骗性干扰效果,又有噪声遮盖性干扰效果,是干扰线性调频脉冲压缩雷达的一种有效方法。

2 灵巧噪声干扰产生原理基于卷积调制的灵巧噪声干扰机的组成原理框图如图1所示。

脉冲压缩雷达的发射信号被干扰机天线接收、放大后,与系统本振混频降至中频,再经A/D 采样后分两路,一路送至数字存储器将信号保存起来,另一路送至信号分析器,信号分析器根据分析出的雷达信号特征参数产生控制数据,控制噪声单元产生适当长度和类型的视频噪声。

控制电路负责向A/D 、D/A 发出工作或停止命令,以及控制数字存储器的读写。

卷积运算器用来完成信号数据与视频噪声数据的卷积运算,432008(2)汤礼建等:L FM脉冲压缩雷达的一种灵巧噪声干扰方法运算结果经D/A转换后成为模拟中频信号,然后再与本振混频后得到射频干扰信号,经功放和天线辐射出去。

这种干扰波形在被雷达接收并经脉冲压缩处理之后会产生压制性的随机多假目标,给雷达检测目标带来很大困难。

设脉冲压缩雷达发射脉冲为s(t),干扰机位于目标上,且离雷达的距离为R。

假设目标为点目标,散射截面积为σ,则目标的响应函数为:p(t)=σδ(t-t r)(1)式中t r=2R/c。

目标回波信号可表示为:s r(t)=p(t)3s(t)(2)设噪声信号为n(t),则干扰机发射信号J r(t)为:J r(t)=s(t)3n(t)(3)那么回波信号和干扰信号同时进入雷达接收机并经脉冲压缩之后的输出为:J(t)=[s r(t)+J r(t)]3s3(-t)=[p(t)+n(t)]3s(t)3s3(-t)(4)设s(t)、p(t)、n(t)和J(t)的频谱分别为S(f)、P(f)、N(f)和J(f),则J(f)为:J(f)=[P(f)+N(f)]S(f)S3(f)=P(f)|S(f)|2+N(f)|S(f)|2(5) J(f)对应的时域输出即为:J(t)=F-1[|S(f)|2]3p(t)+F-1[|S(f)|2]3n(t)(6)式(6)中F-1[|S(f)|2]为线性调频信号的点扩展函数。

如果将线性调频信号的频谱S(f)近似看成矩形函数,那么点扩展函数是一个sinc函数。

由(6)式可见,脉冲压缩输出信号中目标回波信号决定于目标的反射特性p(t),而干扰信号决定于参与卷积的噪声信号n(t)。

p(t)与点扩展函数卷积能获得脉冲压缩处理增益,n(t)与点扩展函数卷积亦能获得脉冲压缩处理增益[3]。

这就是这种灵巧噪声可以降低干扰功率的主要原因。

此外,线性调频信号与噪声信号时域卷积等效于频域相乘,从频域分析,可将线性调频信号视为一个频率范围为[f0-B/2,f0+B/2](f0是信号中心频率,B 为信号带宽)的滤波器。

因此卷积得到的灵巧噪声总能自动瞄准信号频率,且干扰带宽大致等于信号带宽,这样干扰能量进入雷达接收机之后能够被全部利用,干扰功率利用率大大提高。

3 干扰效能分析为了分析灵巧噪声干扰对线性调频脉冲压缩雷达的干扰性能,可使用系统干信比增益k和系统干扰功率增益k d来反映这种干扰方法对脉冲压缩雷达的干扰影响[4]。

k=(J o/S o)/(J i/S i)(7)k d=J0/J i(8)式中J i、J o和S i、S o分别为脉冲压缩前后的干扰功率和信号功率。

设参与卷积的雷达信号长度和噪声信号长度分别为T p和T n。

雷达信号经脉冲压缩后变成长度为1/B (B为雷达信号带宽)的窄脉冲,而噪声信号长度不变,因此得到灵巧噪声信号脉冲压缩前后的长度分别为T p+T n和T n+1/B。

由于压缩网络是无源的,根据能量守恒原理有:J i(T p+T n)=J o(T n+1/B)(9)所以,k d=J o/J i=(T p+T n)/(T n+1/B)>1(10)k=(J o/J i)/(S o/S i)=k d/D>1/D(11)式中D为脉冲压缩比。

常规射频噪声干扰不会获得脉冲压缩处理增益,因此干扰功率增益k d等于1甚至小于1(若考虑匹配滤波给噪声能量造成的损失),干信比增益k为1/D。

比较前后两种干扰方法的k或k d便可得出结论:要达到相同的干扰效果,灵巧噪声干扰需要的功率比射频噪声干扰小得多。

此外,还应注意到,灵巧噪声干扰的k和k d都是关于T n的单调递减函数,T n越小,k和k d越大,干扰功率利用率越高。

但灵巧噪声信号脉冲压缩后的干扰持续时间决定于T n,T n越小意味对目标的遮盖性干扰效果越差。

所以在选择T n时应作折衷选择。

由于目标信号脉冲压缩后的时宽等于1/B,所以一般应选择T n大于1/B,这样才能遮盖住目标。

4 干扰仿真结果为了说明灵巧噪声干扰的优势,在仿真时用射频噪声干扰与之对比。

雷达参数选取如下:线性调频信号脉宽T p= 10μs,中心频率f0=10M Hz,调频带宽B=5M Hz,雷达重复周期T r=1ms,目标位置R=60km。

干扰参数选取如下:射频噪声的干扰带宽为3~18M Hz;参与卷积的噪声信号是服从均值为0、方差为1的高斯分布噪声,其时宽T n分别取5μs和10μs。

灵巧噪声信号及其频谱如图2所示。

从图2(b)可以看出,灵巧噪声信号的中心频率、带宽都和雷达信号的基本相同,干扰频率总能对准雷达信号频率,这意味着灵巧噪声还具有干扰频率捷变脉冲压缩雷达的能力。

53航天电子对抗2008(2)图3是干扰仿真结果的示意图。

其中图3(a )是无干扰噪声情况下雷达回波信号脉冲压缩后的输出波形。

图3(b )是射频噪声的干扰结果,从图中可以看出,虽然时域铺满了干扰噪声,但并没有覆盖住60km 处的目标信号,这主要是射频噪声不能像回波信号那样获得压缩处理增益,因而没有足够的干扰能量来遮盖住目标回波压缩峰。

图3(c )和图3(d )分别是T n 等于5μs 和10μs 时灵巧噪声的干扰结果,从中可以看到目标被大量假目标所遮盖,雷达很难检测到真实目标,干扰作用十分明显。

并且T n 越大,干扰压制范围越宽,这也与前面的理论分析相一致。

根据仿真参数可以计算出压缩比D =50。

射频噪声干扰由于得不到压缩处理增益,再加上滤波引起的干扰能量损失,所以脉冲压缩后的干信比增益一定低于10lg (1/D )=-16.9897;而灵巧噪声干扰则可以利用压缩增益,脉冲压缩后的干信比增益大得多。

表1给出了仿真试验中得出的数据,从表中可以看出实验值与理论值基本一致,这也验证了前面的理论分析。

表1 对LFM 脉压雷达的干扰方法对比结果干扰形式干扰功率增益/dB干信比增益/dB 理论值实验值理论值实验值射频噪声干扰-1.8287<-16.9897-18.778灵巧噪声干扰T n =5μs 4.60094.5245-12.3888-12.4246T n =10μs 2.92432.9148-14.0654-14.10235 结束语本文研究了一种基于卷积调制的灵巧噪声干扰技术,它是将干扰机接收并存储的雷达发射信号与某噪声信号进行卷积,再经放大后转发。

理论分析和仿真实验证明,这种干扰方法无论是在干信比增益上,还是在产生的干扰效果上都有着传统噪声干扰无法比拟的优越性。

由于这种干扰波形与雷达发射波形相匹配,因而它和目标回波一样会获得脉冲压缩处理增益,这样在较低的干扰功率输入下就能对L FM 脉冲压缩雷达产生遮盖性和欺骗性双重干扰效果。

■参考文献:1 朱燕,赵国庆.对线形调频脉压雷达干扰方法的研究[J ].电子科技,2004(4):57-59.2 徐晓阳,包亚先,周宏宇.基于卷积调制的灵巧噪声干扰技术[J ].现代雷达,2007(5):28-31.3 张煜,杨绍全.对线性调频雷达的卷积干扰技术[J ].电子与信息学报,2007(6):1408-1411.4 吴一戎,胡东辉.一种新的合成孔径雷达压制干扰方法[J ].电子与信息学报,2002(11):1164-1167.63。

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