一种基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法与流程

本发明涉及雷达电子对抗技术领域，尤其是涉及一种基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法。

背景技术：

公知的，单脉冲雷达测角已是一种相对成熟的技术并广泛应用于高精度的跟踪雷达系统中。然而，雷达主波束内角度相近的两点源角度欺骗干扰却给单脉冲测角系统带来了严重威胁。当天线主瓣内存在一个目标和一个诱饵干扰时，常规单脉冲测角的输出为物理空间两目标角度的加权平均，无法给出正确的角度指示，两个目标的角度量测值合成、混淆为一个，无法进行角度分辨，进而破坏雷达角度跟踪系统。

有源雷达诱饵干扰(towedradaractivedecoy，trad)通常比真实目标回波信号的幅度要大很多，在空间上和目标保持一定的距离关系，在雷达主波束范围内目标和诱饵干扰不可分辨，构成典型的两点源角度欺骗干扰，极大的破坏了单脉冲雷达对真实目标的测角及跟踪的精准度。单脉冲雷达要实现对抗诱饵干扰，首先就要检测诱饵干扰的存在性，判断雷达接收的信号中是否包含诱饵干扰信号，进而采取和启动相应的抗干扰处理办法。

当前，单脉冲雷达对主瓣内诱饵干扰的检测识别方法主要有：(1)提高雷达的发射信号带宽，提高距离高分辨力达到米的级别，从距离上对目标和诱饵进行分辨，但是这种方法代价很大，而且新型的诱饵能够发射密集多假目标干扰，在整个距离量程范围内目标回波也被干扰信号覆盖，因此这种检测识别基本没有效果；(2)基于角闪烁效应的拖曳式诱饵干扰存在性检测方法，该方法认为波束内只存在目标时，单脉冲测角获得的角度测量值的扩展范围(定义为扩展度)很小，几乎可以忽略。而当波束内同时存在目标和诱饵时，由于诱饵存在引起的角闪烁效应，使得角度测量值具有比较大的扩展。设计了利用角度测量值扩展度的大小来判断诱饵的存在。但是，诱饵干扰在实际使用时，可能很早就开始施放干扰了，雷达在干扰前后的角闪烁引起的角度测量值差异不明显，难以检测干扰存在；(3)基于极化特性差异的干扰检测方法，该方法将雷达改造为正交双极化接收的，认为干扰的极化特性和目标的极化特性存在差异，通过检测二者的差异来检测诱饵干扰的存在。但是，在干扰条件下，干扰功率很强，干扰是45度线极化，在两个正交极化通道的响应是一致的，两个通道的输出几乎完全是干扰信号，这就很难检测诱饵干扰了。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法，改进单脉冲雷达接收机，提取四通道回波信号，根据四个通道的输出信号计算单脉冲比，根据实验值确定干扰检测门限，判断单脉冲比是否都超过该门限，一旦超过，即完成诱饵干扰的检测；所述检测方法具体包括以下步骤：

(1)、增加雷达接收机，提取对角差通道的回波信号：

移除桥接电路的匹配负载，将被匹配负载吸收的信号引出，增加雷达接收机，提取出δδ双差信号；将δδ双差信号接收下来作为辅助信号，联合其它三路信号：∑和信号、δe俯仰差信号和δa方位差信号，组成四路信号；

(2)、计算回波信号每个采样的单脉冲比，并计算得到单脉冲比的虚部：

根据四个通道的输出信号，用各个脉冲的和信号、俯仰差信号、方位差信号和双差信号计算出四组单脉冲比；

根据不同采样序列t，t≤10，常规方位单脉冲比和俯仰单脉冲比表示为：

根据双差通道信号，计算扩展单脉冲比：

统计得到一组计算值，该计算值为复数，具有实部和虚部，得到该序列单脉冲比的虚部如下：

im(sa)，im(se)，im(sa^*)，im(se^*)；

(3)、通过实验和计算，统计确定诱饵干扰的检测门限：

在雷达工作区域设置单个目标，计算出波束内只有目标时复单脉冲比虚部的大小，根据统计值中虚部变化范围内的最大值确定相应的检测门限值；

当雷达主波束内存在诱饵干扰时，干扰信号在原来的和通道和差通道增加一路响应输出，四路通道输出的单脉冲比的组成会发生变化：

式中，(sa1,se1)和(sa2,se2)分别是目标和诱饵干扰的单脉冲比；

扩展单脉冲比如下

在雷达前端设置一个点源目标，采集大量雷达接收回波样本数据，计算并统计出在干扰不存在条件下的单脉冲比，计算得到单脉冲比虚部的大小，将变化区间的最大值作为判别门限，四个门限分别为yt1,yt2,yt3,yt4。

4、诱饵干扰的存在性检测：

根据上一步骤确定的门限，干扰存在判决条件为：四个通道的单脉冲比虚部都大于门限时，判决诱饵干扰存在，否则认为诱饵干扰不存在；

所述的基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法，步骤1中的其它三路信号为：常规单脉冲雷达接收天线有四个天线单元，同时接收回波信号，利用桥接电路，将四路接收信号形成三路，∑和信号、δe俯仰差信号和δa方位差信号。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法，在常规单脉冲雷达基础上，增加了一个接收机，提取并利用对角线差通道的输出，得到了一个双差信号，利用四个门限的复单脉冲比虚部能够正确检测到诱饵的存在，为拖曳式诱饵的存在性检测提供了一种简单而有效的方法；本发明可以应用于现有目标指示雷达、跟踪制导雷达、末制导雷达、火控雷达中，只需引出双差信号，就可以快速检测干扰，启动相应的抗干扰措施，具有重要的现实意义。

附图说明

图1是常规雷达单脉冲天线示意图；

图2是常规单脉冲雷达天线接收前端组成结构图；

图3是本发明改进后的单脉冲雷达天线接收前端组成结构图；

图4为四门限诱饵干扰检测流程图；

图5是诱饵干扰相对于目标的相位差发生变化时，复单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线；

图6是诱饵干扰相对于目标的相位差发生变化时，复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线；

图7是诱饵干扰相对于目标的相位差发生变化时，复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线；

图8是诱饵干扰相对于目标的相位差发生变化时，复单脉冲比δδ/δa虚部变化曲线；

图9复是诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角变化时，单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线；

图10是诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角变化时，复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线；

图11是诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角变化时，复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线；

图12是诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角变化时，复单脉冲比δδ/δa虚部变化曲线；

图13是实测数据的复单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线；

图14是实测数据的复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线；

图15是实测数据的复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线；

图16是实测数据的复单脉冲比δδ/δa的虚部变化曲线；

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图3-16所述的基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法，改进单脉冲雷达接收机，提取四通道回波信号，根据四个通道的输出信号计算单脉冲比mr，根据实验值确定干扰检测门限，判断单脉冲比是否都超过该门限，一旦超过，即完成诱饵干扰的检测；所述检测方法具体包括以下步骤：

1、增加雷达接收机，提取对角差通道的回波信号：

移除桥接电路的匹配负载，将被匹配负载吸收的信号引出，增加雷达接收机，提取出δδ双差信号；将δδ双差信号接收下来作为辅助信号，联合其它三路信号：∑和信号、δe俯仰差信号和δa方位差信号，组成四路信号；

2、计算回波信号每个采样的单脉冲比，并计算得到单脉冲比的虚部：

根据四个通道的输出信号，用各个脉冲的和信号、俯仰差信号、方位差信号和双差信号计算出四组单脉冲比；

根据不同采样序列t，t≤10，常规方位单脉冲比和俯仰单脉冲比表示为：

根据双差通道信号，计算扩展单脉冲比：

统计得到一组计算值；该计算值为复数，具有实部和虚部，得到该序列单脉冲比的虚部如下：

im(sa)，im(se)，im(sa^*)，im(se^*)。

3、通过实验和计算，统计确定诱饵干扰的检测门限：

在雷达工作区域设置单个目标，计算出波束内只有目标时复单脉冲比虚部的大小，根据统计值中虚部变化范围内的最大值确定相应的检测门限值；

当雷达主波束内存在诱饵干扰时，干扰信号在原来的和通道与差通道增加响应输出，四路通道输出的单脉冲比的组成会发生变化，

式中，(sa1,se1)和(sa2,se2)分别是目标和诱饵干扰的单脉冲比；

扩展单脉冲比如下

在雷达前端设置一个点源目标，采集大量雷达接收回波样本数据，计算并统计出在干扰不存在条件下的单脉冲比，计算得到单脉冲比虚部的大小，将变化区间的最大值作为判别门限，四个门限分别为yt1,yt2,yt3,yt4。

4、诱饵干扰的存在性检测：

根据上一步骤确定的门限，干扰存在判决条件为：四个通道的单脉冲比虚部都大于门限时，判决诱饵干扰存在，否则认为诱饵干扰不存在；

所述的基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检测方法，步骤1中的其它三路信号为：常规单脉冲雷达接收天线有四个天线单元，同时接收回波信号，利用桥接电路，将四路接收信号形成三路，∑和信号、δe俯仰差信号和δa方位差信号。

实施本发明所述的基于四通道单脉冲比统计特性的诱饵干扰检方法，图1为常规单脉冲雷达天线示意图，单脉冲雷达天线由四个天线波束组成，覆盖方位和俯仰区域，排列方式如图所示；四个天线单元同时发射和接收回波信号，可以实现在方位和俯仰两个平面内的目标定向。

图2为常规单脉冲雷达天线接收前端组成结构图，有四个天线单元同时接收回波信号。单脉冲测角时，通常利用桥接电路，将四路接收信号形成三路，∑信号(和信号)、δe信号(俯仰差信号)和δa信号(方位差信号)；而对角差通道获得的δδ信号(双差信号)常常被认为是无用信号，被接入的匹配负载吸收。

图3为本发明的单脉冲雷达天线接收前端组成结构图，将匹配负载去掉，将对角差通道获得的δδ信号引出来，和其它三路信号(∑信号、δe信号和δa信号)一起使用，用于角度分辨、干扰检测和识别。

图4为四门限诱饵干扰检测流程图。一共有四个步骤，第一步：改进雷达接收机，提取对角差通道的回波信号；第二步：根据四个通道的输出，计算和统计回波信号每个采样的单脉冲比，并通过逻辑计算得到四路单脉冲比的虚部；第三步：通过实验和计算，确定四路诱饵干扰的检测门限；第四步：通过四次判断，确定诱饵干扰的存在性。

图5-图8为诱饵干扰相对于目标的相位差发生变化时，复单脉冲比虚部的变化曲线。其中图5复单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线，图6复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线，图7复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线，图8复单脉冲比δδ/δa虚部变化曲线；雷达的天线方向图为高斯波束，波束宽度为6°，单脉冲波束偏置角为2°，接收机噪声为高斯白噪声，信噪比均为snr＝20db，干扰功率与目标回波信号功率比(简称干信比)为k＝15db，目标与诱饵对雷达的张角为4.9°，两个信号的相位差为目标的方位俯仰角为(-2，-2)度，诱饵的方位俯仰角为(1.5,1.5)度，此时诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角δθ＝4.9°。由图可以看出当存在诱饵时复单脉冲比虚部与没有诱饵时具有较大差异，通过一定的检测门限可实现对诱饵的存在性检测。当目标回波信号与干扰信号相位差0°或180°时，无法判断是否存在诱饵。因为此时干扰信号与目标信号作矢量合成时，所形成合成的和、差信号相位相同或相反，复单脉冲比虚部与只有目标时相同，无法通过复单脉冲比虚部检测诱饵。由于干扰信号与目标回波信号相位差是一个在0～2π均匀分布的随机变量,在数据处理阶段雷达均会采用相参积累处理，雷达对接收回波数据的获取时间通常在毫秒级，故干扰信号与目标回波信号相位差接近90°。而当时，存在诱饵干扰下的复单脉冲比虚部比约为门限值的5倍，故利用复单脉冲比可以满足一定检测概率下的诱饵存在性检测。

图9-12为诱饵干扰和雷达目标相对于雷达的张角变化时，复单脉冲比虚部曲线。其中，图9复单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线，图10复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线，图11复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线，图12复单脉冲比δδ/δa虚部变化曲线；诱饵干扰信号相对于目标信号相位为干扰和目标信号功率比k＝15db。可以看出随着目标与诱饵对雷达张角增大，复单脉冲比虚部亦相应增大。其中虚部imag(δδ/δe)在张角为零时出现发散，是因为此时目标和诱饵均位于雷达天线主轴，分母δe为零，出现发散情况。在实际中，使诱饵、目标和雷达之间形成“三角关系”，目标与诱饵相对对雷达的张角会不断增大，不会出现为零的情况。因此，当张角在主波束范围内时，复单脉冲比虚部随着张角的增大而增大，使得本方明对对诱饵干扰的检测可靠性增加。

图13-16是有无干扰条件下四个单脉冲比虚部的实测统计结果(方位、俯仰、双差方位、双差俯仰单脉冲比)，横坐标为试验次数。其中图13复单脉冲比δa/∑的虚部变化曲线，图14复单脉冲比δe/∑的虚部变化曲线，图15复单脉冲比δδ/δe的虚部变化曲线，图16复单脉冲比δδ/δa虚部变化曲线。通过设定多种信噪比、目标角度等试验参数，实现不同的场景，利用某四通道单脉冲雷达进行验证试验。试验共开展46次，其中前26次为单目标测量试验，后20次为双目标试验(目标和诱饵干扰都存在)。通过统计结果可以看出，单目标回波经过本专利的方法处理后，四个单脉冲比的虚部均较小，均低于0.16；目标和诱饵干扰叠加后的回波脉冲，经处理后，四个单脉冲比的虚部均较大，均显著高于0.2，最大值达到1～1.2。通过设置四个门限为0.16～0.17，利用本发明能够很好的检测诱饵干扰的存在。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。