基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法技术

本发明专利技术提出一种基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法，主要解决现有技术对转发式干扰抑制效果差的问题。其实现方案是：首先构建MIMO雷达发射阵元所在场景；MIMO雷达在此场景下发射频率捷变OFDM‑LFM信号；MIMO雷达同时接收目标回波信号和干扰回波信号；MIMO雷达信号处理系统对目标回波信号和干扰回波信号进行求和操作得到合信号；MIMO雷达信号处理系统对合信号进行匹配滤波操作，得到匹配滤波输出结果，完成转发式干扰抑制。本发明专利技术对不同雷达体制的适应性强，降低了雷达系统发射信号转换要求，有利于提升转发式干扰抑制效果，提高了抗干扰能力，可应用于MIMO雷达目标探测与识别。

【技术实现步骤摘要】
基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法
本专利技术属于雷达信号处理
，特别涉及一种频率捷变信号转发式干扰抑制方法，可应用于MIMO雷达目标探测与识别。
技术介绍
MIMO雷达是通过发射端天线发射正交信号，接收端天线接收各路回波信号并进行联合处理的新体制雷达系统。MIMO雷达采用数字方法控制每个发射单元的发射信号，使每个发射单元的发射信号彼此之间相互正交，因此各个发射信号在空间中不能相干叠加形成高增益的窄发射波束，而是非相干叠加形成低增益的宽发射波束，在转发式干扰抑制方面具有巨大潜力。频率捷变是指单个发射信号的载频随着时间以随机或者预定的方式在较宽的频带内作较大范围的捷变，具有抗干扰、低截获的能力。频率捷变信号被广泛应用于MIMO雷达，其类似于步进频率信号，不同之处在于MIMO雷达的频率捷变信号为并行发射。在MIMO雷达中，频率捷变信号的每个子载波通过不同通道发射，每个信号占用不同的频带。在每个接收通道，采用匹配滤波器从合成信号中分离出由不同发射信号引起的回波，为后续雷达信号处理提供便利。针对MIMO雷达的频率捷变转发式干扰抑制方法，目前已有的研究主要有：林厚宏于2016年发表的《基于波形捷变的雷达抗干扰技术研究》基于OFDM-LFM信号，提出了一种基于单脉冲雷达的转发式干扰抑制方法，但该方法仅适用于单脉冲雷达，对于不同的雷达体制的适应性不强。LiWei等人于2017年发表的《DRFMrangefalsetargetcancellationmethodbasedonslope-varyingLFMchirpsignal》利用脉间调频率随机跳变的线性调频信号，提出一种根据假目标参数重构干扰信号的方法实现转发式干扰抑制，但是当雷达系统不能在脉间转换发射波形时，该方法失效。周慧敏于2018年发表的《弹载MIMO雷达低截获与抗干扰研究》基于OFDM-LFM发射信号的正交波形模型，提出了一种利用OFDM-LFM信号间的正交性进行转发式干扰抑制，但该方法在发射信号间正交性较差时，干扰抑制能力较低。上述研究中有的方法对雷达系统发射波形转换功能提出极其苛刻的要求；有的方法对于不同的雷达体制的适应性不强；有的方法干扰抑制能力较低。总之，现有技术中尚未有一个理想的频率捷变信号转发式干扰抑制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法，以提高MIMO雷达对转发式干扰的抑制能力。为实现上述目的，本专利技术技术方案的包括如下步骤：(1)针对存在一个目标和一个有源欺骗干扰的MIMO雷达探测场景，设该MIMO雷达发射端有N个发射阵元，满足远场窄带条件，各个阵元依次线性排列，相邻发射阵元间距为且以第一个阵元为参考阵元，其中，N≥2，λ表示波长；(2)MIMO雷达发射端的N个发射阵元分别发射频率捷变的OFDM-LFM信号，N个发射信号间相互正交，每个发射信号的载频在脉冲间进行随机捷变；(3)N个发射信号经目标反射后，通过电磁波空间传播，被雷达接收端的接收阵元接收，得到目标的回波信号(4)干扰机截获MIMO雷达的N个发射信号，依次经过时间延迟和功率放大后发射出去被MIMO雷达接收机接收，得到干扰的回波信号Jq-1(t)；(5)在时刻t，对目标回波信号和干扰回波信号Jq-1(t)进行求和操作，得到这两个回波信号的合信号sr(t)，MIMO雷达接收端的信号处理系统对该合信号sr(t)进行匹配滤波操作，得到合信号sr(t)的匹配滤波输出结果srMF(t)，完成频率捷变信号的转发式干扰抑制。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：第一，降低了对雷达系统的发射信号转换要求。现有技术中，基于单脉冲雷达的转发式干扰抑制方法研究较为成熟，当雷达系统不能在脉间转换发射信号时，该类方法失效，而基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法，其发射信号可以根据雷达系统自适应调整，降低了对雷达系统的发射信号转换要求，有利于实现转发式干扰抑制。第二，提高了对转发式干扰的抑制能力。现有技术主要利用发射信号间的正交性进行转发式干扰抑制，但该方法在发射信号间正交性较差时，干扰抑制能力低。本专利技术通过发射信号的载频在脉冲间进行随机捷变，同时结合发射信号间的正交特性，提高对转发式干扰的抑制能力。第三，适应性强。现有技术主要基于单一体制雷达平台进行转发式干扰抑制，但该方法对不同雷达体制的适应性不强，本专利技术可通过灵活的波形转换操作，实现对不同体制雷达的适用。附图说明图1是本专利技术的转发式干扰抑制实现流程图；图2是用本专利技术对距离欺骗干扰抑制的仿真结果图。具体实施方案以下结合附图对本专利技术的实施例和效果进行详细描述。参照图1，本专利技术的实现步骤如下：步骤1：构建MIMO雷达发射阵元所在场景。针对存在一个目标和一个有源欺骗干扰的MIMO雷达探测场景，设该MIMO雷达发射端有N个发射阵元，满足远场窄带条件，各个阵元依次线性排列，相邻发射阵元间距为且以第一个阵元为参考阵元，其中，N≥2，λ表示波长。步骤2：发射频率捷变OFDM-LFM信号。MIMO雷达发射端的N个发射阵元分别发射频率捷变的OFDM-LFM信号，N个发射信号间相互正交，每个发射信号的载频在脉冲间进行随机捷变。MIMO雷达的N个发射信号，其表达式分别为：其中，u(t)表示矩形包络，fc表示起始载频，Δf表示跳频间隔，μ表示调频率，fΔ表示频率增量，q表示脉冲序号，q∈{1,2,…,Q}，Q表示脉冲总数，α表示频率调制码，α(q)值的选取使用randperm函数进行确定，即α(q)＝randperm(Q,q)。步骤3：接收目标回波信号N个发射信号经目标反射后，通过电磁波空间传播，被雷达接收端的接收阵元接收，得到目标的回波信号表示为：其中，u(t)表示矩形包络，fc表示起始载频，Δf表示跳频间隔，μ表示调频率，n∈{1,2,…,N}，fΔ表示频率增量，τtar表示在第q次脉冲内目标到参考阵元的时延，q表示脉冲序号，q∈{1,2,…,Q}，Q表示脉冲总数，α表示频率调制码，α(q)值的选取使用randperm函数进行确定，即α(q)＝randperm(Q,q)。步骤4：接收干扰回波信号Jq-1(t)。干扰机截获MIMO雷达的N个发射信号，依次经过时间延迟和功率放大后发射出去被MIMO雷达接收机接收，得到干扰的回波信号Jq-1(t)，表示为：其中，u(t)表示矩形包络，fc表示起始载频，Δf表示跳频间隔，μ表示调频率，n∈{1,2,…,N}，fΔ表示频率增量，τj表示转发式干扰回波信号相对发射脉冲的时间延迟；q表示脉冲序号，q∈{1,2,…,Q}，Q表示脉冲总数，α表示频率调制码，α(q)值的选取使用randperm函数进行确定，即α(q)＝ran本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法，其特征在于，包括如下：/n(1)针对存在一个目标和一个有源欺骗干扰的MIMO雷达探测场景，设该MIMO雷达发射端有N个发射阵元，满足远场窄带条件，各个阵元依次线性排列，相邻发射阵元间距为

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO雷达的频率捷变信号转发式干扰抑制方法，其特征在于，包括如下：
(1)针对存在一个目标和一个有源欺骗干扰的MIMO雷达探测场景，设该MIMO雷达发射端有N个发射阵元，满足远场窄带条件，各个阵元依次线性排列，相邻发射阵元间距为且以第一个阵元为参考阵元，其中，N≥2，λ表示波长；
(2)MIMO雷达发射端的N个发射阵元分别发射频率捷变的OFDM-LFM信号，N个发射信号间相互正交，每个发射信号的载频在脉冲间进行随机捷变；
(3)N个发射信号经目标反射后，通过电磁波空间传播，被雷达接收端的接收阵元接收，得到目标的回波信号
(4)干扰机截获MIMO雷达的N个发射信号，依次经过时间延迟和功率放大后发射出去被MIMO雷达接收机接收，得到干扰的回波信号Jq-1(t)；
(5)在时刻t，对目标回波信号和干扰回波信号Jq-1(t)进行求和操作，得到这两个回波信号的合信号sr(t)，MIMO雷达接收端的信号处理系统对该合信号sr(t)进行匹配滤波操作，得到合信号sr(t)的匹配滤波输出结果srMF(t)，完成频率捷变信号的转发式干扰抑制。


2.根据权利要求1所述的方法，其中(2)中MIMO雷达的N个发射信号，其表达式分别为：



其中，u(t)表示矩形包络，fc表示起始载频，α(q)表示第q个脉冲的频率调制码，q∈{1,2,…Q}，Q表示脉冲总数，α(q)在脉冲间进行随机捷变，其值的选取可使用randperm函数进行确定，Δf表示跳频间隔，μ表示调频率，fΔ表示频率增量。


3.根据权利要求1所述的方法，其中(3)中目标的回波信号表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：全英汇，张瑞，朱圣棋，邢孟道，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61