基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法，包括如下步骤：在多输入多输出雷达系统的发送端，采用雷达通信一体化方案，在雷达波形中嵌入通信信息和扩频信息；在雷达接收端，构建在两个可能的假设中选择的决策问题：零假设或备用假设对两种决策假设下的雷达接收信号进行相关处理、双谱变换和对角切片，提取出来六种有效特征参数；将数据归一化处理，利用支持向量机进行决策，通过十折交叉验证得到不同信噪比下的平均分类识别率，决策出在同一位置处的目标是伪造出来的虚假目标还是真实存在的目标从而实现真假目标的识别。从而实现真假目标的识别。从而实现真假目标的识别。

【技术实现步骤摘要】
基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法


[0001]本专利技术属于雷达通信领域，具体涉及一种基于通信信号实现MIMO(Multi Input Multi Output，多输入多输出)雷达真假目标识别的方法。

技术介绍

[0002]随着数字射频存储器技术的快速发展，假目标生成器(FTG)可以利用截获的雷达信号在随机距离箱和多普勒单元中生成假目标，从而达到欺骗雷达系统的目的。由于假目标发生器通常位于雷达系统的主瓣内，这些假目标无法在时间、频率或空间等单个域内被轻易抑制，因此如何在雷达接收端从接收信号中识别、抑制和剔除虚假目标的欺骗干扰成为实际系统中的难题。
[0003]现有技术大多基于传统雷达系统，一般要求在雷达的发射接收控制和信号处理流程上有很强的抗干扰能力。已掌握的文献资料显示，理论界首先对雷达的信号处理流程方面进行了深刻的研究。比较常用的算法包括信号统计算法和模式识别算法，主要思想是针对于欺骗干扰与目标回波的不同特征进行一系列的研究工作。例如，引入盲信号分离，提取混合信号并将其分离为两种信号，根据相位量化特性的不同对欺骗干扰与目标回波进行分类识别；利用欺骗干扰和目标回波的不同特征，进行特征参数聚合；依据不同接收器接收的欺骗干扰与目标回波之间的相关性的不同、欺骗干扰与目标回波的时间频率分布图象的瞬时特征的不同等进行识别；基于多功能融合的多假设跟踪算法，通过提取稀疏分解系数和双光谱特征，以区分欺骗干扰与目标回波。
[0004]由于MIMO雷达系统具有出色的杂波干扰抑制能力，可以提高目标检测性能和角估计精度，因此在雷达的发射接收控制方面，研究者大多将目光投放到MIMO雷达系统上，利用系统本身独有的特性达到识别和抑制欺骗干扰的目的。例如，为了利用频率分集提高频谱效率，在以频率分集阵列(FDA)为发射阵列的MIMO雷达下检测目标信号，依靠FDA本身可产生的角度转向矢量进行虚假目标识别；根据MIMO雷达中的时间延迟区分真假目标，并通过自适应的二维匹配过滤来抑制错误目标；根据MIMO雷达中的假目标生成的时差差异，在联合发射接收空间频率域区分真假目标；根据真实目标与假目标干扰之间的多普勒频率差异构建频率共振矩阵，利用频率子空间投影的方法来抑制干扰；利用欺骗脉冲不满足分布式MIMO系统的几何传播特性进行检测和识别；联合利用极化分集和频率分集的方法，进一步提高抑制欺骗干扰的性能。MIMO雷达的抗欺骗干扰发展迅速，研究成果亦十分显著。
[0005]由于实现功能不同，雷达和通信系统一直被独立研究。随着雷达和通信技术的不断发展，二者系统之间的界限逐渐淡化，更多系统层面的相似性逐渐显现。现有的虚假目标抑制和识别技术有两个局限性。第一，它们大多专注于雷达系统本身，并未考虑将雷达和通信结合，利用通信系统的优势提高虚假目标的识别能力；第二，雷达发射机发送的信号大多是传统的FDA信号，这种信号容易被FTG捕获、解调和模仿，造成的干扰难以抑制和消除。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提出一种基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法，根据雷达接收信号决策出目标是真实存在的目标还是伪造出来的虚假目标，实现真假目标的识别。
[0007]技术方案：一种基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法，包含以下步骤：
[0008](1)在雷达发送端，采用雷达通信一体化方案，在雷达波形中嵌入通信信息和扩频信息；
[0009](2)在雷达接收端，构建在两个可能的假设中选择的决策问题：零假设或备用假设所述零假设为监听器通过假目标生成器向雷达接收端发送伪造信号造成的虚假目标假设，所述备用假设为发送信号经真实目标反射被雷达接收端接收的真实目标假设；
[0010](3)对步骤(2)所述两种决策假设下的雷达接收信号进行相关处理、双谱变换和对角切片，提取出来六种有效特征参数；
[0011](4)将数据归一化处理，利用支持向量机进行决策，通过十折交叉验证得到不同信噪比下的平均分类识别率。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中包括如下步骤：
[0013]1)基于传统的FDA波形，第m个雷达发射天线的发射信号s
m
(t)定义为0≤t≤T，其中f
m
＝f
c
+mΔf是载频，m＝0，1，
…
，M
‑
1，M是雷达发射天线数，f
c
是参考载频，Δf是频率增量，且与f
c
相比忽略不计；T是雷达脉冲周期；t是雷达脉冲内的时间指标；
[0014]2)对上述传统的FDA波形进行相位调制，得到第一雷达通信一体化波形其中L代表插入通信符号的个数，l代表插入的第l个通信符号，T
p
代表通信符号周期；表示插入的M
p
‑
PSK通信符号形式，g(t
‑
lT
p
)是一个幅度为A、周期为T
p
的矩形脉冲信号，当lT
p
≤t≤(l+1)T
p
时g(t
‑
lT
p
)值为A，其他情况下值为0；
[0015]3)将扩频信号嵌入到通信信号中，得到第二雷达通信一体化波形3)将扩频信号嵌入到通信信号中，得到第二雷达通信一体化波形其中K代表扩频码的长度，bk代表扩频码序列的第k位，且b
k
∈{0，1}；T
c
代表扩频码周期，代表因扩频产生的第l个通信符号的相位差。
[0016]进一步的，所述步骤(2)中包含如下步骤：
[0017]雷达发送端分别发送传统的FDA波形、雷达通信一体化波形以及加入扩频的雷达通信一体化波形，经真实目标反射后被雷达接收端接收，用x
snm
表示，此时的第一接收信号包括x
snm
和噪声两部分，用y1表示；监听器通过假目标生成器伪造出不携带通信信息的假目标信号，被雷达接收端接收，用x
jnm
表示，此时的第二接收信号包括x
jnm
和噪声两部分，用y0表示；决策问题可以表示为y1和y0的决策。
[0018]进一步的，所述步骤(3)中包含如下步骤：
[0019]对雷达接收信号的处理可以首先提取其双谱信息；对双谱进行对角切片，对角切
片后的信号可以用y(n)表示；提取双谱对角切片信号的均值、方差、均方根、峰
‑
峰值、波形因子和裕度因子六种特征参数，作为分类样本数据。
[0020]进一步的，所述步骤(4)中包含如下步骤：
[0021]首先对样本数据进行归一化；其次采用十折交叉验证进行仿真实验；将分类样本数据投入到支持向量机中进行分类识别，获取最佳的真假目标的分类识别率。在仿真中，选用径向基函数作为核函数，采用网格搜索法寻找最佳参数C和gamma，其中C代表对误差的宽容度，gamma与支持向量的个数有关。
[0022]有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法，包含以下步骤：(1)在雷达发送端，采用雷达通信一体化方案，在雷达波形中嵌入通信信息和扩频信息；(2)在雷达接收端，构建在两个可能的假设中选择的决策问题：零假设或备用假设所述零假设为监听器通过假目标生成器向雷达接收端发送伪造信号造成的虚假目标假设，所述备用假设为发送信号经真实目标反射被雷达接收端接收的真实目标假设；(3)对步骤(2)所述两种决策假设下的雷达接收信号进行相关处理、双谱变换和对角切片，提取出来六种有效特征参数；(4)将数据归一化处理，利用支持向量机进行决策，通过十折交叉验证得到不同信噪比下的平均分类识别率。2.根据权利要求1所述的基于通信信号实现MIMO雷达真假目标识别的方法，其特征在于，所述步骤(1)中包括如下步骤：1)基于传统的FDA波形，第m个雷达发射天线的发射信号s
m
(t)定义为其中f
m
＝f
c
+mΔf是载频，m＝0,1,
…
,M
‑
1，M是雷达发射天线数，f
c
是参考载频，Δf是频率增量，且与f
c
相比忽略不计；T是雷达脉冲周期；t是雷达脉冲内的时间指标；2)对上述传统的FDA波形进行相位调制，得到第一雷达通信一体化波形其中L代表插入通信符号的个数，l代表插入的第l个通信符号，T
p
代表通信符号周期；表示插入的M
p
‑
PSK通信符号形式，g(t
‑
lT
p
)是一个幅度为A、周期为T
p
的矩形脉冲信号，当lT
p
≤t≤(l+1)T
p
时g(t
‑
lT
p
)值为A,其他情...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐岚，张清贤，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：