一种脉内联合脉间时域编码抗ISRJ的波形设计方法

一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法
技术领域
1.本发明属于雷达波形设计技术领域，具体涉及一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法。


背景技术：

2.随着数字射频存储技术的快速发展，基于存储转发式的相干干扰手段对雷达带来了严重的威胁。其中，具有代表性的间歇采样转发干扰(interrupted-sampling repeater jamming，isrj)由于干扰信号的欠采样特性与线性调频信号高的多普勒容限性，可以在雷达图像上产生分布情况可控的多假目标，从而降低雷达图像的质量并影响雷达后续的目标检测与识别。
3.针对上述问题，现有技术提出了一些对抗isrj的技术，例如，张建中等人在文献一《基于lfm分段脉冲压缩的抗间歇采样转发干扰方法[j].电子与信息学报，2019》和文献二《基于脉内步进lfm波形的抗间歇采样转发干扰方法[j].系统工程与电子技术，2019》中提出了利用子脉冲之间的正交性在频域构造窄带滤波器组，以提取出干扰机没有采样的信号段并进行分段脉压来实现干扰信号的抑制方法。其具体做法为：发射由频谱不重叠的子线性调频脉冲信号构成的线性调频信号或者步进线性调频信号，然后根据各子脉冲的频谱分布构造窄带滤波器组以对接收到的回波信号进行频域滤波处理，从而获得各子脉冲信号的回波；接着对各段回波进行脉压并通过设置合适的干扰抑制门限来剔除被干扰段的回波。干扰剔除后再对剩下的子段回波信号进行相干叠加达到抑制干扰、检测目标的目的。
[0004]
然而，由于上述两种方法都是在频域构造窄带滤波器来对各子脉冲段的回波信号进行分选识别来剔除干扰的，因此要求雷达发射脉冲信号中各子脉冲信号的频谱是可分的，这会降低雷达波形在频域的设计自由度。此外，文献一中的各子脉冲信号的频谱是紧密相邻的，这样子脉冲频谱中会存在过渡带，从而导致经过窄带滤波处理并剔除干扰段回波后，与被干扰段信号频谱相邻的子脉冲回波中仍会存在干扰残余信号。


技术实现要素：

[0005]
针对间歇采样转发干扰通过在雷达图像上产生具有欺骗性的多假目标来有效降低雷达图像的成像质量以及影响雷达后续的目标识别处理的问题，本发明提供了一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：第一方面，本发明提供了一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，包括：步骤1：基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码波形作为雷达的发射信号；步骤2：获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；步骤3：构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对所述
分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；步骤4：对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。
[0006]
第二方面，本发明提供了一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计装置，包括：波形设计模块，用于基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码波形作为雷达的发射信号；分段处理模块，用于获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；时域滤波处理模块，用于构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对所述分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；干扰剔除模块，用于对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。
[0007]
第三方面，本发明提供了一种雷达系统，包括信号发射器、信号接收器以及信号处理单元；其中，所述信号发射器用于发送基于歇采样转发干扰参数设计的脉内联合脉间编码波形；所述信号接收器用于接收包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号；所述信号处理单元用于对所述雷达回波信号进行预处理，以便于后续雷达信号的进一步处理；其中，所述雷达系统在进行波形设计和预处理时采用上述实施例所述的方法实现。
[0008]
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法的步骤。
[0009]
本发明的有益效果：本发明提供的脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法通过设计脉内联合脉间的编码波形，并对其回波信号进行时域滤波处理，实现了对抗间歇采样转发干扰。该方法由于采用了时域滤波方法来获得各子脉冲信号的回波，因此子脉冲的频谱分布情况不会影响时域滤波结果，即不会存在干扰残余情况，因而抗干扰效果优于现有的频域滤波抗间歇采样转发干扰技术；且该方法对脉内各子脉冲信号的参数没有任何限制，可以有效提升波形设计的自由度。
[0010]
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0011]
图1是本发明实施例提供的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法的流程示意图；图2是本发明实施例提供的脉内联合脉间编码信号示意图；图3是本发明实施例提供的雷达回波信号示意图；
图4是本发明实施例提供的子脉冲回波信号分段示意图；图5是本发明实施例提供的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计装置的结构框图；图6是本发明实施例提供的一种雷达系统的结构示意图；图7是传统雷达未经干扰抑制处理的一维距离像仿真结果图；图8是采用文献一方案的雷达一维距离像仿真结果图；图9是采用本发明的脉内联合脉间编码雷达的一维距离像仿真结果图。
具体实施方式
[0012]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0013]
实施例一请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法的流程示意图，其包括：步骤1：基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码信号作为雷达的发射信号。
[0014]
具体的，本实施例放弃了传统雷达在一个脉冲重复周期里发射一个脉冲信号的工作模式，设计了一种新的工作模式。如图2所示，该模式要求雷达在一个脉冲重复周期内发射个脉冲信号。每个脉冲信号均由个子脉冲组成，其中，不同脉冲信号中子脉冲分布的顺序可以是不同的。
[0015]
进一步的，子脉冲的时间宽度由获取的有关间歇采样转发干扰的采样脉冲宽度决定，两者的关系满足：。
[0016]
此外，对于本实施例设计的脉内联合脉间编码信号，其不同脉冲之间的接收窗口的时间宽度也可以是不同的，但是他们的取值须满足：；其中，为接收窗口的子接收窗口数，为正整数。
[0017]
这意味着每个接收窗口可以以为间隔被均分为个子接收窗口。
[0018]
则一个脉冲重复周期内子接收窗口的总数为：。
[0019]
由此，完成了脉内联合脉间的脉冲编码设计。
[0020]
步骤2：获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理。
[0021]
具体的，雷达基于步骤1设计的编码信号向周围环境发射信号，同时接收回波信号。
[0022]
请参见图3，图3是本发明实施例提供的雷达回波信号示意图。由于雷达发射信号增加了发射脉冲的个数，各脉冲之间的间隔变小，并且每个脉冲中的子脉冲在时间上是连续分布的，这会导致同一脉冲内不同子脉冲的回波发生混叠与遮挡问题，也会导致不同脉冲的回波发生混叠问题。此外，回波信号中也包含干扰机产生的间歇采样转发干扰信号。
[0023]
进一步的，在接收到回波信号后，需要对其进行分段处理。
[0024]
具体的，回波的时间长度由于雷达波束宽度的限制是有限的，如图4所示，假设子脉冲对应的完整回波的最长持续时间为，则以间歇采样转发干扰的采样脉冲宽度为单位对子脉冲的回波进行等分，则回波的长度被定义为数值的向上取整，子脉冲对应的回波被等分后的第段子回波用表示。
[0025]
步骤3：构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波。
[0026]
具体而言，当雷达系统参数满足一个脉冲重复周期内发射的第一个脉冲与最后一个脉冲对应于场景中心的回波相位历程差小于时，则我们可以认为当第一个脉冲信号与最后一个脉冲信号的形式一样时，两个脉冲信号对应的场景回波也是近似相等的。
[0027]
基于上述原则，可以构建如下的元线性方程组来表示各子接受窗内真实回波的分布情况：
；其中，表示第个子接收窗口内真实接收到的回波信号，表示一个脉冲重复周期内子接收窗口的总数，表示待求解的子脉冲的完整回波经过分段后的第段子回波信号，,，表示系数，其取值为0或者1，当第个子接收窗口中存在子脉冲的完整回波经过分段后的第段子回波时，取值为1，反之则取值为0。
[0028]
然后，通过求解上述线性方程组则可以得到各子脉冲对应的各段子回波信号。
[0029]
最后，将各段子回波信号按顺序拼接成对应于一个子脉冲的完整回波信号，表示为：。
[0030]
步骤4：对各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。
[0031]
具体的，首先以干扰机的干扰参数作为先验信息，对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除；然后，将剔除干扰后的回波信号进行相干叠加，得到干扰抑制后回波信号。
[0032]
至此，得到了没有干扰的回波信号，用于后续雷达信号的处理。
[0033]
本发明提供的脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法通过设计脉内联合脉间的编码波形，并对其回波信号进行时域滤波处理，实现了对抗间歇采样转发干扰。该方法由于采用了时域滤波方法来获得各子脉冲信号的回波，因此子脉冲的频谱分布情况不会影响时域滤波结果，即不会存在干扰残余情况，因而抗干扰效果优于现有的频域滤波抗间歇采样转发干扰技术；且该方法对脉内各子脉冲信号的参数没有任何限制，可以有效提升波形设计的自由度。
[0034]
实施例二在上述实施例一的基础上，本实施例提供了一种雷达系统基于脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计装置。请参见图5，图5是本发明实施例提供的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计装置的结构框图，其包括：波形设计模块，用于基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码波形作为雷达的发射信号；分段处理模块，用于获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；时域滤波处理模块，用于构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对所述分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；干扰剔除模块，用于对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。
[0035]
本实施例提供的装置可以实现上述实施例一提供的方法，由此，该装置也可以实现较优的抗间歇采样转发干扰效果，且不受脉内各子脉冲信号的参数的限制。
[0036]
实施例三在上述实施例一的基础上，本实施例还提供了一种雷达系统。请参见图6，图6是本发明实施例提供的一种雷达系统的结构示意图，其包括：信号发射器、信号接收器以及信号处理单元；其中，所述信号发射器用于发送基于歇采样转发干扰参数设计的脉内联合脉间编码波形；所述信号接收器用于接收包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号；所述信号处理单元用于对所述雷达回波信号进行预处理，以便于后续雷达信号的进一步处理；其中，所述雷达系统在进行波形设计和预处理时采用上述实施例所述的方法实现。详细过程可参考上述实施例一，在此不再详述。
[0037]
此外，为了进一步说明本发明的有益效果，本实施例还对利用本发明的脉内联合脉间编码信号的雷达系统(又称脉内联合脉间编码雷达系统)进行了一维距离像仿真，以测试其对抗间歇采样转发式干扰的对抗效果，并与背景技术中文献一的方案进行了比较，以验证本发明方案的有益效果。
[0038]
请参见图7，图7是传统雷达未经干扰抑制处理的一维距离像仿真结果图。其中，干扰占空比为25%，干扰类型为重复转发干扰。从图7可以看出，由于未进行干扰抑制处理，虚线所示的多假目标干扰信号能量是明显高于目标信号能量的。
[0039]
图8是采用文献一方案的雷达一维距离像仿真结果图，可以看出干扰信号能量相比与图7来说下降了很多，但是仍然存在明显的干扰残余分量。
[0040]
图9为在相同干扰参数下，采用本发明的脉内联合脉间编码雷达的一维距离像仿真结果图。可以看出虚线所示的干扰信号能量得到了明显的抑制，且干扰抑制效果优于图8。
[0041]
实施例四本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例一提供的基于脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法的步骤。详细过程在此不再赘述。
[0042]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，其特征在于，包括：步骤1：基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码信号作为雷达的发射信号；步骤2：获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；步骤3：构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对所述分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；步骤4：对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。2.根据权利要求1所述的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，其特征在于，在步骤1中，所述基于间歇采样转发干扰参数设计的脉内联合脉间编码信号为：雷达在一个脉冲重复周期内发射个脉冲信号，每个脉冲信号均包括个子脉冲；其中，表示第个脉冲信号，表示第个子脉冲；且子脉冲的时间宽度与间歇采样转发干扰的采样脉冲宽度相等，不同脉冲之间的接收窗口的时间宽度满足：；其中，为接收窗口的子接收窗口数，为正整数。3.根据权利要求1所述的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，其特征在于，在步骤2中，对雷达回波信号进行分段处理包括：以间歇采样转发干扰的采样脉冲宽度为单位对子脉冲的回波进行等分，则回波的长度被定义为数值的向上取整，子脉冲对应的回波被等分后的第段子回波记为；其中，为子脉冲对应的完整回波的最长持续时间。4.根据权利要求1所述的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，其特征在于，在步骤3中，所述表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组为：
；其中，表示第个子接收窗口内真实接收到的回波信号，表示一个脉冲重复周期内子接收窗口的总数，表示待求解的子脉冲的完整回波经过分段后的第段子回波信号，,，表示系数，其取值为0或者1，当第个子接收窗口中存在子脉冲的完整回波经过分段后的第段子回波时，取值为1，反之则取值为0。5.根据权利要求1所述的一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法，其特征在于，步骤4包括：以干扰机的干扰参数作为先验信息，对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除；将剔除干扰后的回波信号进行相干叠加，得到干扰抑制后回波信号。6.一种脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计装置，其特征在于，包括：波形设计模块，用于基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码波形作为雷达的发射信号；
分段处理模块，用于获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；时域滤波处理模块，用于构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对所述分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；干扰剔除模块，用于对所述各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。7.一种雷达系统，其特征在于，包括信号发射器、信号接收器以及信号处理单元；其中，所述信号发射器用于发送基于歇采样转发干扰参数设计的脉内联合脉间编码波形；所述信号接收器用于接收包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号；所述信号处理单元用于对所述雷达回波信号进行预处理，以便于后续雷达信号的进一步处理；其中，所述雷达系统在进行波形设计和预处理时采用权利要求1-5任一项所述的方法实现。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的脉内联合脉间时域编码抗isrj的波形设计方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种脉内联合脉间时域编码抗ISRJ的波形设计方法，包括：基于间歇采样转发干扰参数设计脉内联合脉间编码波形作为雷达的发射信号；获取包括间歇采样转发干扰的雷达回波信号并进行分段处理；构建表示子接收窗内回波分布情况的线性方程组，并进行求解，以对分段后的回波信号进行时域滤波处理，得到各子脉冲信号的完整回波；对各子脉冲信号的完整回波进行干扰剔除，并将剩下的未被干扰的子脉冲回波进行相干叠加，得到干扰抑制后的回波信号。该方法不会存在干扰残余情况，抗干扰效果优于现有的频域滤波抗间歇采样转发干扰技术；且该方法对脉内各子脉冲信号的参数没有任何限制，可以有效提升波形设计的自由度。可以有效提升波形设计的自由度。可以有效提升波形设计的自由度。


技术研发人员：李亚超 魏婧怡 王家东 吴迪
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/7/12