一种对线性调频连续波雷达的干扰方法、系统和电子设备与流程

1.本发明涉及雷达信号干扰技术领域，尤其涉及一种对线性调频连续波雷达的干扰方法、系统和电子设备。


背景技术：

2.当前国内外调频连续波雷达大多采用全相参、全固态体制，其主要作战使命是向指挥系统提供战场态势信息，辅助指挥官进行战术方针、战略计划的决策；向作战平台提供武装单兵、装甲车辆、坦克及低空突防武装直升机等威胁目标的预警和目标指示信息，并引导作战平台对目标进行截获、跟踪，最终使用火力系统摧毁威胁目标。线性调频连续波雷达具有峰值功率低且测距精度高的优点，目前国际上许多国家采用线性调频连续波(lfmcw，linear frequency modulation continuous wave)体制的地面侦察雷达。通常由一到两人来完成整个雷达的运输，移动、安装与工作。地面战场雷达能够实时的获得战场的动态，对典型的武装单兵、武装车辆以及坦克等重要目标进行实时侦察，为战场指挥官进行战场决策提供重要的信息。但常规的对脉冲雷达的干扰方式对于连续波雷达无法适用，主要原因是因为作为干扰机，当连续波雷达的信号一直存在时，无法获得如脉冲雷达一样的脉冲到达时间，另外在干扰的时间策略上也不能与脉冲雷达一样。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种对线性调频连续波雷达的干扰方法、系统和电子设备。
4.本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的技术方案如下：
5.获取待干扰线性调频连续波雷达的中心频率和调频率；根据所述中心频率和所述调频率，获取所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，并根据所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率；
6.根据预设虚假背景的范围，计算得到所述待干扰线性调频连续波雷达与干扰机之间的最大距离和最小距离，并计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，并根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目；
7.根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列；
8.根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列；
9.根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数；
10.控制所述干扰机发射所述干扰信号函数对应的干扰信号。
11.本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的有益效果如下：
12.能够实现对目标雷达即待干扰线性调频连续波雷达的干扰范围进行精确控制，同时叠加预先设置好的背景模板参数即预设背景模板参数，使干扰信号的幅度、相位以及多
普勒频率通过综合调制，展现出预先设计好的非均匀杂波背景即虚假背景，能够严重干扰线性调频连续波雷达的恒虚警检测背景，从而降低线性调频连续波雷达对运动目标的检测能力，且基于实际线性调频连续波雷达的回波数据验证了本技术的有效性。
13.在上述方案的基础上，本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法还可以做如下改进。
14.进一步，所述计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，包括：
15.根据第一公式计算所述最大距离对应的第一频率调制量ω
max
，根据第二公式计算所述最小距离对应的第二频率调制量ω
min
，所述第一公式为：所述第二公式为其中，b表示所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，c表示光速，t
s
表示所述待干扰线性调频连续波雷达的扫频周期，d
max
表示所述最大距离，d
min
表示所述最小距离。
16.进一步，所述得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率，包括：
17.根据第三公式计算所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率ρ，所述第三公式为：
18.进一步，所述根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目，包括：
19.利用第四公式计算用于进行干扰的脉冲的样本数目n，所述第四公式为：其中，表示取与最接近的整数。
20.进一步，所述根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列，包括：
21.根据第五公式得到生成所述调制频率离线序列ω，所述第五公式为：
22.进一步，所述根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列，包括：
23.根据第六公式生成所述目标散射调制序列j
j(n)
，所述第六公式为：其中，k＝1,2,...,n，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数的幅度，表示第k个脉冲对应的散射系数的相位，j表示虚部标志，所述预设背景模板参数包括a
k
、a
k
和
24.进一步，根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数，包括：
25.根据第七公式生成干扰信号函数s
j(n)
，所述第七公式为：
26.其中，ω0表示所述中心频率，表示预设初始相位。
27.本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统的技术方案如下：
28.包括第一计算模块、第二计算模块、第一生成模块、第二生成模块、第三生成模块和控制模块；
29.所述第一计算模块用于：获取待干扰线性调频连续波雷达的中心频率和调频率，根据所述中心频率和所述调频率，获取所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，并根据所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率；
30.所述第二计算模块用于：根据预设虚假背景的范围，计算得到所述待干扰线性调频连续波雷达与干扰机之间的最大距离和最小距离，并计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，并根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目；
31.所述第一生成模块用于根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列；
32.所述第二生成模块用于根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列；
33.所述第三生成模块用于根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数；
34.所述控制模块用于控制所述干扰机发射所述干扰信号函数对应的干扰信号。
35.本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统的有益效果如下：
36.能够实现对目标雷达即待干扰线性调频连续波雷达的干扰范围进行精确控制，同时叠加预先设置好的背景模板参数即预设背景模板参数，使干扰信号的幅度、相位以及多普勒频率通过综合调制，展现出预先设计好的非均匀杂波背景即虚假背景，能够严重干扰线性调频连续波雷达的恒虚警检测背景，从而降低线性调频连续波雷达对运动目标的检测能力，且基于实际线性调频连续波雷达的回波数据验证了本技术的有效性。
37.在上述方案的基础上，本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统还可以做如下改进。
38.所述第二计算模块计算到所述最大距离对应的第一频率调制量，以及所述最小距离对应的第二频率调制量的过程，包括：
39.根据第一公式计算所述最大距离对应的第一频率调制量ω
max
，根据第二公式计算所述最小距离对应的第二频率调制量ω
min
，所述第一公式为：所述第二公式为其中，b表示所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，c表示光速，t
s
表示所述待干扰线性调频连续波雷达的扫频周期，d
max
表示所述最大距离，d
min
表示
所述最小距离。
40.所述第一计算模块计算待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率的过程，包括：
41.根据第三公式计算所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率ρ，所述第三公式为：
42.所述第二计算模块计算用于进行干扰的脉冲的样本数目的过程，包括：
43.利用第四公式计算用于进行干扰的脉冲的样本数目n，所述第四公式为：其中，表示取与最接近的整数。
44.进一步，所述第一生成模块具体用于：
45.根据第五公式得到生成所述调制频率离线序列ω，所述第五公式为：
46.进一步，所述第二生成模块具体用于：
47.根据第六公式生成所述目标散射调制序列j
j(n)
，所述第六公式为：其中，k＝1,2,...,n，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数的幅度，表示第k个脉冲对应的散射系数的相位，j表示虚部标志，所述预设背景模板参数包括a
k
、a
k
和
48.进一步，所述第三生成模块具体用于：
49.根据第七公式生成干扰信号函数s
j(n)
，所述第七公式为：
50.其中，ω0表示所述中心频率，表示预设初始相位。
51.本发明的一种电子设备的技术方案如下：
52.包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的步骤。
附图说明
53.图1为本发明实施例的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的流程示意图；
54.图2为锯齿波的lfmcw回波信号示意图。
55.图3为背景欺骗干扰实现原理框图；
56.图4为雷达mtd处理三维图像；
57.图5为雷达mtd处理亮度图；
58.图6为雷达背景欺骗干扰mtd处理三维图像；
59.图7为雷达背景欺骗干扰mtd处理亮度图；
60.图8为本发明实施例的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统的结构示意图；
具体实施方式
61.如图1所示，本发明实施例的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法，包括如下步骤：
62.s1、获取信号调频带宽和距离分辨率，具体地：
63.获取待干扰线性调频连续波雷达的中心频率和调频率；根据所述中心频率和所述调频率，获取所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，并根据所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率；
64.s2、计算第一频率调制量、第二频率调制量和用于进行干扰的脉冲的样本数目，具体地：
65.根据预设虚假背景的范围，计算得到所述待干扰线性调频连续波雷达与干扰机之间的最大距离和最小距离，并计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，并根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目；
66.s3、生成调制频率离线序列，具体地：根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列；
67.s4、生成目标散射调制序列，具体地：根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列；
68.s5、生成生成干扰信号函数，具体地：根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数；
69.s6、进行干扰，具体地：控制所述干扰机发射所述干扰信号函数对应的干扰信号。
70.能够实现对目标雷达即待干扰线性调频连续波雷达的干扰范围进行精确控制，同时叠加预先设置好的背景模板参数即预设背景模板参数，使干扰信号的幅度、相位以及多普勒频率通过综合调制，展现出预先设计好的非均匀杂波背景即虚假背景，能够严重干扰线性调频连续波雷达的恒虚警检测背景，从而降低线性调频连续波雷达对运动目标的检测能力，且基于实际线性调频连续波雷达的回波数据验证了本技术的有效性。
71.较优地，在上述技术方案中，s2中，所述计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，包括：
72.s20、根据第一公式计算所述最大距离对应的第一频率调制量ω
max
，根据第二公式计算所述最小距离对应的第二频率调制量ω
min
，所述第一公式为：所述第二公式为其中，b表示所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，c表示光速，t
s
表示所述待干扰线性调频连续波雷达的扫频周期，d
max
表示所述最大距离，d
min
表示所述最小距离。
73.较优地，在上述技术方案中，s1中，所述得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率，包括：
74.s10、根据第三公式计算所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率ρ，所述第
三公式为：
75.较优地，在上述技术方案中，s2中，所述根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目，包括：
76.利用第四公式计算用于进行干扰的脉冲的样本数目n，所述第四公式为：其中，表示取与最接近的整数。
77.较优地，在上述技术方案中，s3中，所述根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列，包括：
78.s30、根据第五公式得到生成所述调制频率离线序列ω，所述第五公式为：
79.较优地，在上述技术方案中，s4中，所述根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列，包括：
80.s40、根据第六公式生成所述目标散射调制序列j
j(n)
，所述第六公式为：其中，k＝1,2,...,n，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数的幅度，表示第k个脉冲对应的散射系数的相位，j表示虚部标志，所述预设背景模板参数包括a
k
、a
k
和
81.较优地，在上述技术方案中，s5中，根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数，包括：
82.s50、根据第七公式生成干扰信号函数s
j(n)
，所述第七公式为：
83.其中，ω0表示所述中心频率，表示预设初始相位。
84.其中，能够实现对线性调频连续波雷达进行干扰的原因如下：
85.线性调频连续波雷达的原理为：系统的本振发射信号与目标回波信号混频后可以得到差拍信号，差拍信号进行中频放大后经过ad采样送往数字信号处理系统完成运动目标的检测。下面介绍锯齿波的lfmcw雷达信号模型，锯齿波的lfmcw雷达发射信号与接收的回波信号示意图如图2所示。
86.将时间坐标的原点设定在第n个正扫频发射信号区间起始点，那么lfmcw扫频在第n个信号重复周期的发射信号可以用下面的公式表示
[0087][0088]
a0为发射信号的幅度，μ＝b/t，μ为调频斜率，b为调频带宽，t为调频时宽。若目标距离为r
n
，则对应的回波信号为τ＝2r
n
/c，c为光速，将
回波信号与发射信号进行混频处理，该混频过程会在模拟部分完成，混频之后的雷达回波经过低通滤波器后差频信号为s
n
(δ)＝a
0 sin((2γτt+τω0‑
γτ2))；
[0089]
可以看出，静止目标的回波为单频信号，该信号频率为2γτ，与信号的距离有关。对于调频连续波信号，不同的距离对应不同的频点，从而实现目标的距离区分。
[0090]
通常对于典型的混频器而言,不失一般性的假定混频器的特性曲线满足平方律,即假设干扰信号的形式为ω0为中心频率，j(t)为调制的信号则干扰信号经过混频器与本振混频以后可表示为如m(t)＝β(u
j
(t)+s(t))2[0091][0092][0093]
对于干扰与本阵信号混频后的信号m(t)，经过滤波器滤除了频率为2ω0的高频分量和直流分量,剩下的信号中可能进入后续雷达信号处理电路的分量为：j2(t)/2与合理的设计j(t)能够使干扰信号在在差频处理之后进入雷达的信号处理机，如果需要产生频率为ω
n
的干扰信号，则可以将扰信号中的调制信号j(t)设计为为则对应j2(t)/2的信号为频率为ω
n
，从而能够实现预定的干扰频率信号，那么通过本技术的得到扰信号函数s
j(n)
对应的干扰信号，过程如图1和图3所示，能够实现对线性调频连续波雷达的干扰。
[0094]
以真实的lfcw地面侦察雷达的实测回波数据为目标，该雷达为地面摆放式雷达，主要用于对地面慢速目标的侦察。雷达工作在ku频段，距离探测精度为10米，扫频周期约为1000hz，单次mtd处理的扫频积累数目为64。取距离范围为1000米至10000米的一段实测数据进行分析，没有干扰的实际雷达回波的动目标检测(mtd)处理结果见图4与图5。
[0095]
从图5中可以看出在5000米与8500之间存在3个运动目标，雷达架设在约300米的山顶，1000米至3500米之间是工地与大量运动目标存在的市区，通过mtd处理之后仍然难以消除杂波干扰。
[0096]
采用本技术的方法，将复杂背景的城市杂波调制到较为均匀的距离门回波上，及将雷达的近距离杂波背景回波通过存储转发子雷达的正常检测距离区域，从而降低目标雷达的目标探测能力，干扰仿真结果见图6与图7。
[0097]
从图6与图7中可以看出，采用复杂背景回波转发干扰污染样本后，破坏了原先较好的空阔零杂波通道以外的雷达回波特性，雷达的运动目标能力明显下降，从图7中可以看出在5000米与8500之间存在3个运动目标已经被转发的背景杂波覆盖，无法正常进行目标探测。同时由于背景欺骗转发的是实际的复杂背景杂波，在雷达信号处理部分无法直接区分出是有意的干扰，也提升了隐蔽干扰能力。
[0098]
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号s1、s2等，但只是本技术给出的具体实
施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整s1、s2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
[0099]
如图8所示，本发明实施例的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统200，包括第一计算模块210、第二计算模块220、第一生成模块230、第二生成模块240、第三生成模块250和控制模块260；
[0100]
所述第一计算模块210用于：获取待干扰线性调频连续波雷达的中心频率和调频率，根据所述中心频率和所述调频率，获取所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，并根据所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，得到所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率；
[0101]
所述第二计算模块220用于：根据预设虚假背景的范围，计算得到所述待干扰线性调频连续波雷达与干扰机之间的最大距离和最小距离，并计算出所述最大距离对应的第一频率调制量，以及计算出所述最小距离对应的第二频率调制量，并根据所述最大距离和所述最小距离，计算用于进行干扰的脉冲的样本数目；
[0102]
所述第一生成模块230用于根据所述样本数目、第一频率调制量、第二频率调制量生成调制频率离线序列；
[0103]
所述第二生成模块240用于根据所述样本数目和预设背景模板参数生成目标散射调制序列；
[0104]
所述第三生成模块250用于根据所述中心频率、所述调制频率离线序列和所述目标散射调制序列生成干扰信号函数；
[0105]
所述控制模块260用于控制所述干扰机发射所述干扰信号函数对应的干扰信号。
[0106]
能够实现对目标雷达即待干扰线性调频连续波雷达的干扰范围进行精确控制，同时叠加预先设置好的背景模板参数即预设背景模板参数，使干扰信号的幅度、相位以及多普勒频率通过综合调制，展现出预先设计好的非均匀杂波背景即虚假背景，能够严重干扰线性调频连续波雷达的恒虚警检测背景，从而降低线性调频连续波雷达对运动目标的检测能力，且基于实际线性调频连续波雷达的回波数据验证了本技术的有效性。
[0107]
较优地，在上述技术方案中，所述第二计算模块220计算到所述最大距离对应的第一频率调制量，以及所述最小距离对应的第二频率调制量的过程，包括：
[0108]
根据第一公式计算所述最大距离对应的第一频率调制量ω
max
，根据第二公式计算所述最小距离对应的第二频率调制量ω
min
，所述第一公式为：所述第二公式为其中，b表示所述待干扰线性调频连续波雷达的信号调频带宽，c表示光速，t
s
表示所述待干扰线性调频连续波雷达的扫频周期，d
max
表示所述最大距离，d
min
表示所述最小距离。
[0109]
较优地，在上述技术方案中，所述第一计算模块210计算待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率的过程，包括：
[0110]
根据第三公式计算所述待干扰线性调频连续波雷达的距离分辨率ρ，所述第三公式为：
[0111]
较优地，在上述技术方案中，所述第二计算模块220计算用于进行干扰的脉冲的样本数目的过程，包括：
[0112]
利用第四公式计算用于进行干扰的脉冲的样本数目n，所述第四公式为：其中，表示取与最接近的整数。
[0113]
较优地，在上述技术方案中，所述第一生成模块具体用于：
[0114]
根据第五公式得到生成所述调制频率离线序列ω，所述第五公式为：
[0115]
较优地，在上述技术方案中，所述第二生成模块240具体用于：
[0116]
根据第六公式生成所述目标散射调制序列j
j(n)
，所述第六公式为：其中，k＝1,2,...,n，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数，a
k
表示第k个脉冲对应的散射系数的幅度，表示第k个脉冲对应的散射系数的相位，j表示虚部标志，所述预设背景模板参数包括a
k
、a
k
和
[0117]
较优地，在上述技术方案中，所述第三生成模块250具体用于：
[0118]
根据第七公式生成干扰信号函数s
j(n)
，所述第七公式为：
[0119]
其中，ω0表示所述中心频率，表示预设初始相位。
[0120]
上述关于本发明的一种对线性调频连续波雷达的干扰系统200中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
[0121]
本发明实施例的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施的一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的步骤。
[0122]
其中，电子设备可以选用电脑、手机等，相对应地，其程序为电脑软件或手机app等，且上述关于本发明的一种电子设备中的各参数和步骤，可参考上文中一种对线性调频连续波雷达的干扰方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
[0123]
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
[0124]
因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0125]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算
机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram),只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0126]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。