一种雷达信号干扰方法及雷达信号干扰机与流程

本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种雷达信号干扰方法及雷达信号干扰机。

背景技术：

雷达的干扰和抗干扰是矛盾的两个方面，有了雷达就有了干扰，有了干扰就会出现抗干扰，而新型的干扰方式也会随着之出现。这样循环不止，推动干扰技术和抗干扰技术的向前发展。按源来分，雷达干扰分为有意有源、无意无源、无意有源、无意无源四大类。其中，对雷达的有意有源干扰，也称为积极干扰，又包括遮盖性干扰和欺骗性干扰两种。

在现有的遮盖性干扰技术中，可利用以下公式(1)计算雷达接收到的干扰信号的功率P_rj：

P_rj＝(P_jG_jA_r'/4πR_j³)×(Δf/(Δf)_j) (1)

其中，P_j表示干扰的输入功率；G_j表示干扰机对着雷达方向的天线增益；A_r'表示雷达接收天线对着干扰机方向的有效面积；R_j表示干扰机到雷达的距离；(Δf)_j表示干扰频带；Δf表示雷达接收机的带宽，一般情况下，Δf≤(Δf)_j。

对于有用的目标来说，雷达接收机接收到的该目标所反射的干扰信号的功率P_r，可利用以下公式(2)计算：

其中，P_t表示发射信号功率；G_t表示发射天线的增益；G_r表示接收天线的增益；λ表示雷达工作波长；R表示侦察距离，即目标到雷达接收机的距离。

干扰信号和目标的回波信号一同进入雷达接收机，由公式(2)可知，干扰信号的功率与侦察距离R的二次方成反比关系，即干扰功率越大，雷达能够识别目标的距离越短。也就是说，传统的遮盖性干扰要对目标进行有效的干扰，是以大功率的输入为代价的。在实际应用中，干扰信号的功率不会一直增大，总会有功率上限，并且在目标距离很远时，即使增大干扰信号的功率也不会达到满意的干扰效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种雷达信号干扰方法及雷达信号干扰机，以解决现有雷达技术中遮盖性干扰存在的需要大功率干扰信号的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种雷达信号干扰方法，包括以下步骤：获取发射源发出的雷达信号，并根据所述雷达信号生成基带雷达信号；将所述基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，形成卷积干扰信号；将所述卷积干扰信号发射至所述发射源。

本发明实施例提供的雷达信号干扰方法，由于将基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，形成了卷积干扰信号，使得卷积干扰信号的干信比相较于传统干扰信号，即噪声信号的干信比提高了1400多倍，即通过卷积处理将干扰信号的幅值提高了1400多倍，转化为成分贝数可以理解为卷积处理使得干扰信号的干信比提高了约三十分贝。相较于传统的干扰信号，卷积干扰信号具有较低的输入功率和更好的干扰效果，解决了现有雷达技术中遮盖性干扰存在的需要大功率干扰信号的问题。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，根据以下公式对所述基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理：

其中，J_m(t)表示噪声信号，s(t-τ)表示基带雷达信号，J(t)表示卷积干扰信号。

本发明实施例提供的雷达信号干扰方法，利用公式将基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，计算过程较为简化。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述噪声信号为白噪声。

本发明实施例提供的雷达信号干扰方法，使用最为普通的白噪声形成卷积干扰信号，适用于大多数的应用场合。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种雷达信号干扰机，包括：接收模块，用于获取发射源发出的雷达信号，并根据所述雷达信号生成基带雷达信号；噪声模块，用于生成噪声信号；卷积模块，用于将所述基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，形成卷积干扰信号；发射模块，用于将所述卷积干扰信号发射至所述发射源。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：信号接收装置、信号发射装置、存储器和处理器，所述信号接收装置、所述信号发射装置、所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如第一方面实施例所述的雷达信号干扰方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如第一方面实施例所述的雷达信号干扰方法。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例中的雷达信号干扰方法的一个具体示例的流程图；

图2示出了传统的干扰信号以及卷积干扰信号的波形；

图3示出了经过脉冲压缩后的卷积干扰信号的波形以及经过脉冲压缩后的回波信号的波形；

图4示出了以虚警概率为参数时发现概率对干信比的一簇关系曲线；

图5示出了本发明实施例中的雷达信号干扰机的一个具体示例的原理框图；

图6示出了本发明实施例中的电子设备的一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例提出的一种雷达信号干扰方法，该雷达信号干扰方法可以包括以下步骤：

步骤S101：获取发射源发出的雷达信号，并根据雷达信号生成基带雷达信号；

步骤S102：将基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，形成卷积干扰信号；

步骤S103：将卷积干扰信号发射至发射源。

在一具体实施方式中，对于图1所示的步骤S102，可以采用公式(3)进行卷积处理并形成卷积干扰信号：

其中，J_m(t)表示噪声信号，s(t-τ)表示基带雷达信号，J(t)表示卷积干扰信号。

在一具体实施方式中，图1所示的步骤S102中，噪声信号可以为白噪声。

对于图1所示的步骤S103，卷积干扰信号进入发射源，如雷达接收机之后，雷达接收机对卷积干扰信号进行脉冲压缩处理的过程可以利用公式(4)表示：

由上式可见，经过脉冲压缩处理后，输出得到一个与Sa函数卷积的噪声，如果把Sa函数近似为冲击脉冲，则经过脉冲压缩后得到的就是用于形成卷积干扰信号的噪声信号。

图2示出了传统的干扰信号，如白噪声信号的波形202，以及卷积干扰信号的波形201。由图2可以看出，在基带噪声相同的条件下，卷积干扰有比传统干扰信号更强的幅度(也可理解为功率)输入。

图1所示的步骤S103中，卷积干扰信号会与发射源发出的雷达信号对应的回波信号一同输入发射源对应的雷达系统的接收装置，分别进入带通滤波器和脉冲压缩器。经过雷达系统的脉冲压缩后，回波信号被压缩为一个窄脉冲，而卷积调制噪声则被展宽，并在时域中铺满了压缩前脉冲的时宽，可以遮盖回波信号。图3示出了经过脉冲压缩后的卷积干扰信号的波形301，以及经过脉冲压缩后的回波信号的波形302。如图3所示，经过脉压后回波信号已经完全淹没在卷积干扰信号里，很难检测出来。

下面从恒虚警方面对卷积干扰信号进行分析。由于经过雷达接收机的检波器后，噪声信号的电压概率密度函数服从于瑞利分布，因此，卷积干扰信号作为噪声由检波器输出仍符合瑞利分布，如公式(5)所示：

其中，σ为输入噪声方差，在这里代表卷积干扰信号的噪声方差；p(x)为连续性随机变量的概率分布密度函数，在这里代表卷积干扰信号。

根据瑞利分布可计算出超过门限ν的虚警概率，如公式(6)所示：

其中，σ为输入噪声方差，在这里代表卷积干扰信号的噪声方差；ν为虚警概率门限；P_f为虚警概率。

同时发现概率P_D如公式(7)所示：

其中，σ为输入噪声方差，在这里代表卷积干扰信号的噪声方差；u为回波信号与卷积干扰信号相加的电压，ν是虚警概率所对应的门限，u_s为回波信号的幅值，I₀为零阶贝塞尔函数，P_D为发现概率。

公式(7)中，零阶贝塞尔函数I₀的级数形式为：

展开得到：

I₀(x)≈1+(x/2)²+(x/2)⁴×1/4+(x/2)⁶×1/36+(x/2)⁸×1/576 (9)

将公式(9)代入公式(7)，得到

由上式可知，发现概率P_D为虚警概率门限ν、输入噪声方差σ和回波信号的幅值u_s的函数，且v/σ²与虚警概率P_f一一对应。由于(u_s/σ)²＝2×(P_s/P_r)＝2×(S/N)＝2/D，其中P_s和P_r分别代表回波信号和噪声的平均输入功率，S/N为输入信噪比，N/S称为干信比(或噪信比)，在虚警概率P_f一定的条件下，一组干信比可以得到一组对应的发现概率。比较加干扰前后的干信比，得到：

(1)当基带噪声平均功率P_j＝13.9时，卷积干扰信号的平均功率P_g＝2.0×10⁴，P_g/P_j≈1.40×10³；

(2)当基带噪声平均功率P_j＝347.8时，卷积干扰信号的平均功率P_g＝4.77×10⁵，P_g/P_j≈1.37×10³；

(3)当基带噪声平均功率P_j＝1.4×10³时，卷积干扰信号的平均功率P_g＝2.08×10⁶，P_g/P_j≈1.48×10³。

由此可见，在相同的初始条件下，卷积干扰信号的干信比是传统的干扰信号的干信比的1400多倍，因此，在回波信号不变的条件下，应用卷积干扰等同于将回波信号的噪声幅度提高1400倍左右，化成分贝数可以理解为干信比提高三十分贝。

图4示出了以虚警概率P_f为参数发现概率P_D对干信比D的一簇关系曲线。在图4中，横坐标表示发现概率P_D，纵坐标表示干信比D；每条曲线的虚警概率P_f相同，不同曲线的虚警概率P_f不同。如图4所示，在虚警概率P_f相同的条件下，干信比D越高，发现概率P_D越小，即干扰效果越好。在相同的基带噪声输入时，卷积干扰使回波信号的干信比远大于噪声干扰的干信比，也就是说卷积调制干扰可以降低雷达的发现概率，达到更好的干扰效果。

理论和仿真结果证明，在基带噪声输入相同条件下，卷积干扰噪声有传统的噪声干扰无法比拟的优越性，较低的输入功率、更好的干扰效果预示着卷积干扰将会有着广泛的应用前景。

图5示出了本发明实施例提出的一种雷达信号干扰机，该雷达信号干扰机可以包括接收模块501、噪声模块502、卷积模块503和发射模块504。其中，接收模块501用于获取发射源发出的雷达信号，并根据雷达信号生成基带雷达信号，具体内容详见上述方法实施例中的步骤S101；噪声模块502用于生成噪声信号；卷积模块503用于将基带雷达信号与噪声信号进行卷积处理，形成卷积干扰信号，具体内容详见上述方法实施例中的步骤S102；发射模块504用于将卷积干扰信号发射至发射源，具体内容详见上述方法实施例中的步骤S103。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括信号接收装置601、信号发射装置602、存储器603和处理器604，其中存储器603和处理器604可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器604可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器604还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器603作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的雷达信号干扰方法对应的程序指令/模块(例如，图5所示的接收模块501、噪声模块502、卷积模块503和发射模块504)。处理器604通过运行存储在存储器603中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的雷达信号干扰方法。

存储器603可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器604所创建的数据等。此外，存储器603可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器603可选包括相对于处理器604远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器604。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器603中，当被所述处理器604执行时，执行如图1所示实施例中的雷达信号干扰方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本发明实施例还给出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行如图1所示的实施例中对应的相关描述。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。