一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法技术

一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，利用多道奇异谱分析将时间序列分解为趋势项、周期项和噪声项的原理，并基于间歇采样转发干扰信号时域非连续、有效干扰所需干信比高的特点，对包含间歇采样转发干扰的雷达目标回波信号的实部和虚部进行联合处理，将信号分解后的趋势项作为干扰信号，提取干扰参数并进行干扰重构，获得对间歇采样转发干扰更好的抑制效果。更好的抑制效果。更好的抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法


[0001]本专利技术涉及雷达对抗领域，尤其涉及一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]雷达的干扰与抗干扰是同步发展互相促进的。线性调频(LFM)脉冲压缩雷达，通过发射大时宽带宽积信号，在接收时通过匹配滤波或者去调频处理，能够同时获得高距离分辨率和大探测距离。由于与雷达不相关的信号无法获得脉冲压缩增益，因此脉冲压缩雷达具有很强的抗干扰能力，在现在雷达中得到了广泛应用。对线性调频脉冲压缩雷达的干扰，一般通过数字射频存储器(DRFM)技术实现转发式干扰，有效的干扰样式包括完全转发干扰、间歇采样转发干扰和灵巧噪声干扰等。其中间歇采样转发干扰是一种新型干扰样式，它通过使用DRFM对雷达信号进行采样并多次转发，可以产生大量相干假目标干扰，具有响应速度快、对干扰硬件资源要求低、干扰方式灵活等优点，因而是一种常用的线性调频脉冲压缩雷达干扰方法。
[0003]与对间歇采样转发干扰的研究相对应，抗间歇采样转发干扰也得到了广泛关注。间歇采样转发干扰在时域、频域及时频域都是非连续的，并且干扰信号与雷达发射信号是相干的，其经过脉冲压缩处理后出现多个类似目标的峰值，因而难以通过传统方式进行抑制。现阶段对间歇采样转发干扰抑制一般通过干扰重构的方法实现，首先识别干扰的类型，其次根据干扰的时域、频域和时频域特征获取干扰参数，并根据估计的参数和间歇采样转干扰模型进行干扰重构，最后将回波信号和重构的干扰进行对消处理。理论和实测数据处理均表明，干扰重构是一种有效的抗间歇采样转发干扰方法，且该方法的关键是如何重构干扰参数，其中关键的干扰参数包括干扰开始时间、干扰采样周期、干扰采样时长、干扰功率等。
[0004]现有技术中对于间歇采样转发干扰参数估计采用基于Hilbert
‑
Huang变换(HHT)的参数估计方法。HHT变换能够处理非线性、非平稳信号，该方法首先将雷达接收到的回波信号通过经验模态分解(EEMD)方法得到一的本征模态函数(IMF)，对各本征模态函数进行希尔伯特变换，生成复解析信号，得到瞬时频率；然后综合所有的本征模态函数的瞬时频率和瞬时幅度在时间上的变化情况，获取在信号所有时间系列段的时频谱，即Hilbert
‑
Huang谱；最后在Hilbert
‑
Huang谱中通过搜索频率跳变的时间点，可以获取各个干扰切片的时间点，即可估计出间歇采样转发干扰的起始采样时间、采样周期、采样时长等关键参数。
[0005]奇异谱分析(SSA)是一种非线性信号处理方法，可将一维信号分解为若干相互独立的子序列的加和形式。当SSA用于回波信号提取时，能自动实现回波信号的噪声去除和不同频段信号分量的分离提取。雷达回波信号可看作受噪声污染的一维信号，也可以用SSA方法进行噪声抑制。由于间歇采样转发干扰中干扰信号在时域非连续，而且要实现有效干扰，则需要较高的干信比，即干扰回波的幅度要显著大于目标回波的幅度。因此，当存在间歇采样转发干扰时，包含干扰的雷达回波信号与包含噪声的雷达回波信号显著不同，不能直接
采用奇异谱分析的方法抑制或者提取干扰信号。
[0006]不管是基于HHT还是基于SSA的雷达回波分析方法，其输入都是一维实序列，而接收到的干扰信号是I、Q两路合成的复信号，因此只能选取复信号的实部或者虚部进行处理。由于信号的实部和虚部都包含了目标信息和干扰信息，只处理一部分数据会损失大量有效信息，导致得到的参数估计精度有限。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，包括以下步骤：
[0010]S1、对雷达接收到的包含间歇采样转发干扰的目标回波信号，分别提取信号的实部和虚部，生成二维矩阵X；
[0011]S2、根据步骤S1得到的二维矩阵X，生成资料矩阵X：
[0012][0013]其中：x
i,j
,i＝1,2,j＝1,2
…
,N
‑
M+1表示矩阵X的第i行第j列个元素，N为矩阵X的列数，M为窗口长度；X为(2M)
×
(N
‑
M+1)的矩阵，它的每一行都是原始回波信号的子序列；
[0014]S3、对步骤S2中的资料矩阵X进行奇异值分解；
[0015]S4、对步骤S3中形成的分量进行分组和重建，重建公式表示为：
[0016][0017]S5、根据步骤S4重建的干扰信号z
1,1
,z
1,2
,
…
,z
1,N
，设置干扰信号的能量阈值E
t
和时间阈值T
t
；当重建的干扰信号的能量大于能量阈值E
t
时，判断为存在间歇采样转发干扰，否则不存在干扰；根据重建的干扰信号的时间间隔与时间阈值T
t
，判断相邻两个干扰切片是否属于同一个干扰；
[0018]S6、根据步骤S5得到的所述干扰信号的参数，重构复数形式的干扰信号，计算得到
去调频之后信号；
[0019]S7、将所述雷达接收回拨信号与步骤S6去调频之后的重构干扰信号进行对消处理，从而得到间歇采样转发干扰抑制后的回波信号。
[0020]优选的，步骤S1中二维矩阵的生成包括以下步骤：
[0021]S11、设置雷达发射的线性调频信号为：
[0022]其中，rect[
·
]为矩形窗函数，t为时间，T
p
为脉冲宽度，为虚数单位，f
c
为中心频率，K为调频频率；
[0023]S12、根据发射信号，对应得到理想目标点的雷达回波信号s(t)：
[0024][0025]其中，τ为所述理想目标点的雷达回波信号的延时，R为雷达与理想目标点之间的距离；
[0026]和干扰机捕获的雷达信号s
J
(t)：
[0027][0028]其中，τ
J
为干扰机捕获到的雷达发射信号的回波延时,则R
J
为干扰机与雷达之间的距离；
[0029]S13、设置所述干扰机的间歇采样脉冲串q(t)；
[0030]S14、根据步骤S12中干扰机捕获的雷达信号和步骤S13中的间歇采样脉冲串，得到干扰机产生的干扰信号J
ISDJ
(t)：J
ISDJ
(t)＝q(t)*s
J
(t)；
[0031]S15、雷达接收机接收到的总信号s
Total
(t)为雷达目标回波和干扰信号之和，表示为：s
Total
(t)＝s(t)+J
ISDJ
(t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对雷达接收到的包含间歇采样转发干扰的目标回波信号，分别提取信号的实部和虚部，生成二维矩阵X；S2、根据步骤S1得到的二维矩阵X，生成资料矩阵X：其中：x
i,j
,i＝1,2,j＝1,2
…
,N
‑
M+1表示矩阵X的第i行第j列个元素，N为矩阵X的列数，M为窗口长度；X为(2M)
×
(N
‑
M+1)的矩阵，它的每一行都是原始回波信号的子序列；S3、对步骤S2中的资料矩阵X进行奇异值分解：S4、对步骤S3中形成的分量进行分组和重建，重建公式表示为：S5、根据步骤S4重建的干扰信号z
1,1
,z
1,2
,
…
,z
1,N
，设置干扰信号的能量阈值E
t
和时间阈值T
t
；当重建的干扰信号的能量大于能量阈值E
t
时，判断为存在间歇采样转发干扰，否则不存在干扰；根据重建的干扰信号的时间间隔与时间阈值T
t
，判断相邻两个干扰切片是否属于同一个干扰；S6、根据步骤S5得到的所述干扰信号的参数，重构复数形式的干扰信号，计算得到去调频之后信号；S7、将所述雷达接收回拨信号与步骤S6去调频之后的重构干扰信号进行对消处理，从而得到间歇采样转发干扰抑制后的回波信号。2.根据权利要求1所述的基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，其特征在于，对步骤S4中的分量进行分组的方式为：定义矩阵S＝XX
T
，X
T
为X的转置矩阵；设矩阵S的特征值为λ1,
…
,λ
M
并且降序排列，(λ1≥
…
≥λ
M
≥0)，奇异值分解后最大特征值为λ1，故将特征值λ1对应的矩阵作为干扰信号。
3.根据权利要求1所述的基于多道奇异谱分析的间歇采样转发干扰抑制方法，其特征在于，步骤S1中二维矩阵的生成包括以下步骤：S11、设置雷达发射的线性调频信号为：其中，rect[
·
]为矩形窗函数，t为时间，T
p
为脉冲宽度，为虚数单位，f
c
为中心频率，K为调频频率；S12、根据发射信号，对应得到理想目标点的雷达回波信号s(t)：其中，τ为所述理想目标点的雷达回波信号的延时，R为雷达与理想目标点之间的距离；和干扰机捕获的雷达信号s
J
(t)：其中，τ
J

【专利技术属性】
技术研发人员：邱磊，范奕泽，庞鸿锋，肖博，邱琳琳，朱卫纲，杨君，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：