基于峰值比較的雷達抗欺騙干擾方法

李玉潔

摘要：針對脈沖壓縮雷達易受移頻欺騙干擾影響的問題，提出了基于峰值比較的抗干擾方法，該方法利用干擾信號經(jīng)脈沖壓縮后輸出峰值隨移頻值變化，而經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換后輸出峰值與移頻值無關(guān)的特點，對干擾信號和目標回波信號進行有效辨識。從而確定干擾分量，達到干擾抑制的目的。仿真試驗表明，本文提出的方法能夠有效的識別接收信號中的干擾分量。

關(guān)鍵詞：線性調(diào)頻；移頻干擾；脈沖壓縮；干擾抑制

中圖分類號：TN973 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0080-03

線性調(diào)頻（LFM）脈沖信號以其高的探測距離和距離分辨率，越來越多的被應(yīng)用于高分辨雷達設(shè)備中，脈沖壓縮技術(shù)由于可獲得很高的處理增益，線性調(diào)頻雷達多應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)進行回波信號處理。隨著DSP、DDS、DRFM等數(shù)字器件應(yīng)用于先進的干擾設(shè)備，使得各種雷達信號很容易被識別后存儲轉(zhuǎn)發(fā)，對雷達產(chǎn)生有效的欺騙干擾[1-3]。特別是由于LFM信號的時頻耦合特性，通過對接收到的LFM信號疊加不同的多普勒頻率，可以產(chǎn)生較強的干擾效果[4][5]，而且根據(jù)頻偏大小可形成欺騙干擾和壓制干擾效果[6]。

文獻[7]通過分析移頻干擾對線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達的干擾效果和原理，提出了基于FrFT的抗線性函數(shù)移頻干擾算法，文獻[8]也是通過LFM信號在分數(shù)階傅里葉域中的不同對干擾信號進行辨識，從而達到抗干擾的效果。但是FrFT需要進行二維搜索，運算量比較大。本文提出基于峰值比較的雷達抗欺騙干擾方法，通過分析移頻干擾信號經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換和脈沖壓縮輸出幅值與移頻的關(guān)系，確定雷達接收信號中的回波信號，而且由于干擾信號與雷達信號只是起始頻率和時延不同，但具有相同的調(diào)頻率，避免了FrFT運算的復(fù)雜度。

1 基于峰值比較的信號識別原理

設(shè)雷達第個脈沖周期發(fā)射的單位幅度LFM信號可表示為：

比較式（9）和式（14）知，干擾信號與回波信號經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換后輸出峰值只與兩信號幅值、帶寬有關(guān)，而與移頻值無關(guān)；而經(jīng)分脈沖壓縮后輸出峰值不僅與兩信號幅值、帶寬有關(guān)，還與移頻值有關(guān)，并且。

假設(shè)雷達接收信號中含有信號和信號分量，一個為干擾信號，另一個為目標回波信號，將雷達接收信號進行分數(shù)階傅立葉變換和脈沖壓縮后，令分數(shù)階傅立葉變換輸出信號峰值比，對應(yīng)信號的脈沖壓縮輸出信號峰值比為。若，則信號對應(yīng)的為干擾信號分量，信號對應(yīng)的為干擾信號分量；反之，若，則信號對應(yīng)的為干擾信號分量，信號對應(yīng)的為干擾信號分量。

2 基于峰值比較的抗干擾方法實現(xiàn)

其中，為式（2），為式（5），則由式（7）知，目標回波經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換后輸出峰值出現(xiàn)在處，由式（8）知，干擾信號經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換后輸出峰值出現(xiàn)在 處；由式（11）知，目標回波經(jīng)脈沖壓縮后輸出峰值出現(xiàn)在處，由式（13）知，干擾信號經(jīng)脈沖壓縮后輸出峰值出現(xiàn)在處。即兩個信號在分數(shù)階傅立葉域和脈壓輸出時域是對應(yīng)的，只是相差一個系數(shù)，但是在軸和時間軸的位置是一致的。

因此可設(shè)計基于峰值比較的抗干擾方法實現(xiàn)原理圖如圖1所示。

對干擾抑制方法進行總結(jié)如下

步驟1：對雷達接收信號分別進行脈沖壓縮和階數(shù)為的分數(shù)階傅立葉變換；

步驟2：根據(jù)式（9）得到分數(shù)階傅立葉變換后兩尖峰峰值比，根據(jù)式（14）得到脈沖壓縮后兩尖峰峰值比；

步驟3：對接收信號進行脈沖壓縮，在輸出信號時延值為處設(shè)置帶阻濾波器將起始頻率大于目標回波信號起始頻率的干擾抑制。

3 仿真實驗及結(jié)果分析

仿真取某次雷達回波信號的脈沖寬度為，頻率帶寬為，則調(diào)頻率為，起始頻率0，干擾信號起始頻率為，兩信號時延，信干比，信噪比，采樣率取。

圖2為接收信號經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換輸出，圖3為接收信號經(jīng)匹配濾波器后的脈沖壓縮輸出，由兩圖可看出，雖然兩信號延時，但由于干擾信號存在調(diào)制頻率，因此，兩信號在分數(shù)階傅立葉域和脈壓輸出時域均存在調(diào)制時延。圖2中，信號1與信號2的峰值比為，圖3中信號1與信號2的峰值比為，由于，因此可判定信號1為干擾信號，信號2為目標回波信號，與實際相符。

圖4為信噪比時，和隨著干擾信號的調(diào)制頻率值的變化關(guān)系，由式（9）和式（14）知，當很小時，和相差很小。由圖中可看出，當時，由于噪聲的影響，和相差很小，此時進行判斷將會導(dǎo)致判斷失誤。

4 結(jié)語

本文針對脈沖壓縮雷達易受移頻干擾的影響，提出了基于峰值比較的抗干擾方法，該方法分析了信號經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換輸出信號與脈壓輸出信號的位置關(guān)系，利用干擾信號經(jīng)脈沖壓縮后輸出峰值隨移頻值變化，而經(jīng)分數(shù)階傅立葉變換后輸出峰值與移頻值無關(guān)的特點，利用分數(shù)階傅立葉域中信號尖峰比值與脈壓輸出時域的尖峰比值差異，對干擾信號和目標回波信號進行有效辨識，仿真實驗驗證了抑制方法的有效性和可行性。

參考文獻

[1]王杰貴，張鵬程.對線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達的多載波調(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)干擾[J].電子與信息學報，2015，37（11）：2727-2734.

[2]葛青林，王瑩瑩，李靜.一種產(chǎn)生雷達多假目標的卷積調(diào)制法[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2012，40（1）：137-139.

[3]黃翀鵬，王劍，徐保國.線性調(diào)頻脈沖雷達轉(zhuǎn)發(fā)干擾研究[J].電子與信息學報，2013，35（12）：2874-2881.

[4]李圣衍，胡東，許森.針對LFM信號的移頻干擾應(yīng)用研究[J].艦船電子對抗，2015，38（4）：5-7.

[5]張克舟，李青山，張恒.LFM 脈沖壓縮雷達的隨機移頻多假目標干擾技術(shù)研究[J].電光與控制，2014，21（8）：106-109.

[6]黃翀鵬，王劍，徐保國.線性調(diào)頻脈沖的移頻干擾性能研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2013，35（5）：935-939.

[7]張柏林，呂亞昆，趙凱凱.基于FrFT的抗線性函數(shù)移頻干擾算法研究[J].航天電子對抗，2015，31（2）：35-38.

[8]陳蓉，汪一鳴.基于FRFT的LFM脈壓雷達移頻干擾辨識[J].雷達科學與技術(shù)，2013，11（2）：192-196.