一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法技术

本发明专利技术提供一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，包括：初始化雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数的步骤；构建干扰检测窗W，并仿真相应的干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP的步骤；通过比较判决门限Simin和峰值功率Xi，判断干扰信号是否存在的步骤。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术适用于解决SAR跨脉冲干扰的检测问题。本发明专利技术能够在保证合成孔径雷达正常工作且不改变信号参数、成像范围及分辨率等关键参数的情况下，通过波形设计并利用干扰检测窗接收信号实现对干扰信号的实时检测。

【技术实现步骤摘要】
一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法
本专利技术涉及合成孔径雷达系统设计领域，具体是一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是一种集成了合成孔径技术、脉冲压缩技术和数据处理技术的主动式微波成像遥感器。这种雷达可以实现全天候、全天时的对地成像观测。因此SAR在农业生产、资源勘测和军事应用方面都得到了广泛的使用，特别是在军事应用中的情报侦查、战场评估和监视等方面都发挥了至关重要的作用，因而受到世界各国的普遍关注。这也使得SAR成为了电子对抗领域的重点研究对象。其中有源干扰是对抗SAR系统的一种有效且重要的手段，经过精巧设计的干扰信号能使SAR图像丢失有效信息或者干扰图像判读，这都将导致成像任务的失败。传统SAR系统的工作流程一般是：首先由SAR系统发射和接收电磁波信号，然后将回波数据传送到地面数据处理站进行成像处理得到图像，最后通过成像质量来判断本次成像是否受到干扰。这种干扰检测方式的问题是必须进行成像之后才能检测干扰，导致实时性较差。因此，为适应复杂电磁环境，提升SAR系统的对抗能力，改善SAR系统干扰检测方式，需要设计一种SAR系统实时干扰检测技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决SAR在工作过程中的实时跨脉冲干扰检测问题。通过分析SAR干扰技术的相关特点，首先设置场景的初始条件、雷达基本参数以及干扰机与保护目标的相对几何关系，然后选取方位向间歇脉冲发射方式，构建干扰检测窗，然后进行回波仿真得到干扰点回波信号及虚假目标回波信号，进而计算干扰检测窗中的回波信号，最后计算干扰检测窗中信号匹配滤波后的峰值功率，并与判决门限比较，最终判断干扰信号是否存在。一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，按如下步骤进行：步骤一：初始化雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，然后在每个方位时刻计算SAR所在位置坐标、点目标与SAR的距离和干扰机与SAR的距离；步骤二：选取方位向间歇脉冲发射方式，构建干扰检测窗W，根据雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，仿真相应的干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP；步骤三：利用步骤二中得到的干扰检测窗W、干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP，将SJ和SP求和后与干扰扰检测窗W相乘，得到干扰检测窗中的回波信号S，并计算其匹配滤波后的峰值功率Xi。根据检测需求自行设定检测的发现概率Pd和虚警概率Pfa，查阅雷达手册得到此情况下的检测因子D0，并根据噪声单边功率谱密度n0和噪声带宽Bn，计算判决门限Simin，通过比较判决门限Simin和峰值功率Xi，判断干扰信号是否存在。进一步说，步骤一中的系统基本参数及成像场景初始化具体为：步骤1.1：向计算机输入雷达系统参数；所述雷达系统参数包括：发射功率Pt、，SAR飞行速度Vr、脉宽Ts、载频f0、带宽B、距离向采样点数Nr和成像时间T；步骤1.2：向计算机输入目标场景参数，SAR的初始坐标记为虚假目标P的坐标记为干扰机J的坐标记为完成目标场景的初始化；步骤1.3：向计算机输入天线参数；所述天线参数包括：距离向的天线方向图Gr方位向的天线方向图Ga。本专利技术的优点在于：本专利技术适用于解决SAR跨脉冲干扰的检测问题。本专利技术能够在保证合成孔径雷达正常工作且不改变信号参数、成像范围及分辨率等关键参数的情况下，通过波形设计并利用干扰检测窗接收信号实现对干扰信号的实时检测。传统技术下，无法对
技术介绍
中描述的干扰进行高效、精确、实时地判断。本专利技术是突破性地解决了现有技术的不足，填补了技术空白。附图说明图1合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法流程图。图2干扰机位置及跨脉冲干扰的保护区域位置示意图。图3发射波形、回波脉冲和干扰信号时序示意图。图4实施例中干扰检测窗口中的信号。图5实施例1中第一干扰检测窗内信号匹配滤波后的结果与干扰判决门限。图6实施例1中第二干扰检测窗内信号匹配滤波后的结果与干扰判决门限。图7实施例1中第三干扰检测窗内信号匹配滤波后的结果与干扰判决门限。图8实施例1中第四干扰检测窗内信号匹配滤波后的结果与干扰判决门限。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，总流程如图1所示，包括以下几个步骤：步骤一：初始化雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，然后计算在每个方位时刻SAR所在位置坐标、点目标与SAR的距离和干扰机与SAR的距离。具体步骤为：步骤1.1：向计算机输入雷达系统参数，设置的雷达系统参数包括发射功率Pt，SAR飞行速度Vr，信号脉宽Ts，载频f0，带宽B，距离向采样点数Nr和成像时间T。步骤1.2：向计算机输入目标场景参数，SAR的初始坐标记为虚假目标P的坐标记为干扰机J的坐标记为完成目标场景的初始化，示意图如图2所示。步骤1.3：向计算机输入天线参数，所述天线参数包括：距离向的天线方向图Gr和方位向的天线方向图Ga。步骤1.4：SAR的初始坐标为则可计算η时刻SAR的位置坐标根据η时刻SAR的位置坐标、点目标P的坐标及干扰机J的坐标，计算在每个方位时刻点目标与SAR的距离RP(η)和干扰机与SAR的距离RJ(η)。步骤二：选取方位向间歇脉冲发射方式，构建干扰检测窗W，根据雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，仿真相应的干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP。具体步骤如下：步骤2.1：假设发射脉冲为0，不发射脉冲为1，因此可将方位向间歇脉冲发射规律用编码表示。用编码中的1码字对应的回波接收窗作为干扰检测窗W。步骤2.2：根据步骤一中设置的系统参数及成像参数，仿真干扰回波SJ及目标回波SP。干扰点回波信号SP的计算公式为：其中，A为回波信号幅度，Gt为根据距离向和方位向天线方向图得到的天线增益，σ为干扰点的雷达散射截面积，L为损耗系数，ωr(·)为发射脉冲包络，ωa(·)为双程波束方向图，τ为距离向时刻，η为方位向时刻，RJ(η)是方位时刻为η时此点目标到SAR的单程距离，ηJ为波束中心穿越时刻，Kr为调频率，f0为载频，c为光速。虚假目标回波信号SJ的计算公式为：其中，a为干扰类型，Δτs为系统延迟，为第j个假目标对应的调制相位。步骤三：利用步骤二中的干扰检测窗W、干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP，将SJ和SP求和后与干扰扰检测窗W相乘，得到干扰检测窗中的回波信号S，并计算其匹配滤波后的峰值功率Xi，根据检测需求自行设定检测的发现概率Pd和虚警概率Pfa，查阅雷达手册得到该设定情况下的检测因子D0，并根据噪声单边功率谱密度n0和噪声带宽Bn，计算判决门限Simin，通过比较判决门限Simin和峰值功率Xi，判断干扰信号是否存在。具体步骤如下：步骤3.1：步骤二中的干扰检测窗W、干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP，如图3所示，干扰检测窗中的回波信号记为S：S＝(SJ+SP)·W(式5)将发射信号记为S发，每个干扰检测窗的信号记为Si，其中，1≤i≤N2且i∈N*，并对每个信号进行匹配滤波，匹配滤波结果的峰值功率记为Xi：其中，S发*表示发射信号共轭之后的结果，为卷积计算符号，max{·}为取最大值函数符号。步骤3.2：设置发现概率Pd和虚警概率Pfa，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤一：初始化雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数；然后，在每个方位时刻计算SAR所在位置坐标、点目标与SAR的距离和干扰机与SAR的距离；步骤二：选取方位向间歇脉冲发射方式，构建干扰检测窗W；根据雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，仿真相应的干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP；步骤三：利用步骤二中得到的干扰检测窗W、干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP，将SJ和SP求和后再与干扰扰检测窗W相乘，得到干扰检测窗中的回波信号S，并计算其匹配滤波后的峰值功率Xi；设定检测的发现概率Pd和虚警概率Pfa，查阅雷达手册得到此情况下的检测因子D0，并根据噪声单边功率谱密度n0和噪声带宽Bn，计算判决门限Simin；通过比较判决门限Simin和峰值功率Xi，判定干扰信号是否存在。

【技术特征摘要】
1.一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤一：初始化雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数；然后，在每个方位时刻计算SAR所在位置坐标、点目标与SAR的距离和干扰机与SAR的距离；步骤二：选取方位向间歇脉冲发射方式，构建干扰检测窗W；根据雷达系统参数、目标成像场景参数及天线参数，仿真相应的干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP；步骤三：利用步骤二中得到的干扰检测窗W、干扰点回波信号SJ及虚假目标回波信号SP，将SJ和SP求和后再与干扰扰检测窗W相乘，得到干扰检测窗中的回波信号S，并计算其匹配滤波后的峰值功率Xi；设定检测的发现概率Pd和虚警概率Pfa，查阅雷达手册得到此情况下的检测因子D0，并根据噪声单边功率谱密度n0和噪声带宽Bn，计算判决门限Simin；通过比较判决门限Simin和峰值功率Xi，判定干扰信号是否存在。2.根据权利要求1所述的一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，其特征在于，步骤一中的系统基本参数及成像场景初始化具体为：步骤1.1：向计算机输入雷达系统参数，设置的雷达系统参数包括发射功率Pt，SAR飞行速度Vr，信号脉宽Ts，载频f0，带宽B，距离向采样点数Nr和成像时间T；步骤1.2：向计算机输入目标场景参数，SAR的初始坐标记为虚假目标P的坐标记为干扰机J的坐标记为完成目标场景的初始化；步骤1.3：向计算机输入天线参数，所述天线参数包括：距离向的天线方向图Gr和方位向的天线方向图Ga；步骤1.4：SAR的初始坐标为则可计算η时刻SAR的位置坐标根据η时刻SAR的位置坐标、点目标P的坐标及干扰机J的坐标，计算在每个方位时刻点目标与SAR的距离RP(η)和干扰机与SAR的距离RJ(η)；3.根据权利要求1所述的一种合成孔径雷达跨脉冲干扰信号检测方法，其特征在于，步骤二中的具体步骤为：步骤2.1：假设发射脉冲为0，不发射脉冲为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景文，陈杰，王睿甲，李春升，余俊飞，孙兵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11