数字射频存储干扰的对抗方法及装置、电子设备、存储介质与流程
本申请涉及雷达抗干扰技术领域，特别涉及一种数字射频存储干扰的对抗方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质。
背景技术：
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达可以发射电磁波对目标进行照射，并接收电磁波经目标反射的目标回波，从而获得目标与雷达的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
数字射频存储(digitairadiofreguencymemory，drfm)技术可以将雷达信号从模拟信号转变为数字信号，并进行存储，然后对数字信号调制处理成特定的干扰信号，最后发射干扰信号以干扰雷达。
一般，可以在雷达接收机接收回波信号后，通过干扰分离的技术分离出干扰信号。然而，这种被动地抗干扰技术很难保证雷达在复杂电磁环境下的工作能力。
技术实现要素：
本申请实施例的目的在于提供一种数字射频存储干扰的对抗方法及装置、计算机可读存储介质、电子介质，用以对抗数据射频存储技术产生的干扰信号。
一方面，本申请提供了一种数字射频存储干扰的对抗方法，包括：
基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印；
将两个脉冲信号对应目标回波进行对消，获得剩余回波；
依据所述数字水印中指定相位跳变量，从所述剩余回波中确定实际回波信号。
在一实施例中，所述基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印，包括：
为相邻的两个脉冲信号生成码元序列；其中，两个脉冲信号包括第一脉冲信号和第二脉冲信号；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
在一实施例中，所述基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印，包括：
为相邻的两个脉冲信号选择指定码元；其中，所述指定码元为所述多元位置相移键控技术可表达的码元中除零以外的任一码元；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
在一实施例中，所述方法还包括：
从所述实际回波信号中确定双程回波时延。
在一实施例中，在所述基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印之前，所述方法还包括：
根据预设的量化参数，确定所述指定相位跳变量。
另一方面，本申请还提供了一种数字射频存储干扰的对抗装置，包括：
添加模块，用于基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印；
处理模块，用于将两个脉冲信号对应目标回波进行对消，获得剩余回波；
确定模块，用于依据所述数字水印中指定相位跳变量，从所述剩余回波中确定实际回波信号。
在一实施例中，所述添加模块，进一步用于：
为相邻的两个脉冲信号生成码元序列；其中，两个脉冲信号包括第一脉冲信号和第二脉冲信号；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
在一实施例中，所述添加模块，进一步用于：
为相邻的两个脉冲信号选择指定码元；其中，所述指定码元为所述多元位置相移键控技术可表达的码元中除零以外的任一码元；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
进一步的，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行上述数字射频存储干扰的对抗方法。
另外，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可由处理器执行上述数字射频存储干扰的对抗方法。
在本申请实施例中，雷达可在相邻的两个脉冲信号中添加数字水印，在接收脉冲信号的目标回波后，可以将两个目标回波进行对消，获得剩余回波，并依据数字水印中指定相位跳变量，从剩余回波中确定实际回波信号，从而有效地规避了数据射频存储技术产生的干扰信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的数字射频存储干扰的对抗方法的流程示意图；
图3为本申请一实施例提供的数字射频存储干扰的对抗装置的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本申请实施例提供的电子设备1，包括：至少一个处理器11和存储器12，图1中以一个处理器11为例。处理器11和存储器12通过总线10连接，存储器12存储有可被处理器11执行的指令，指令被处理器11执行，以使电子设备1可执行下述的实施例中方法的全部或部分流程。在一实施例中，电子设备1可以是雷达。
存储器12可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammablereadonlymemory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmablered-onlymemory，简称prom)，只读存储器(read-onlymemory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序可由处理器11执行以完成本申请提供的数字射频存储干扰的对抗方法。
参见图2，为本申请一实施例提供的数字射频存储干扰的对抗方法的流程示意图，如图2所示，该方法可以包括以下步骤210-步骤230。
步骤210：基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印。
其中，多元位置相移键控(m-raypoisitionphaseshiftkeying,mppsk)是一种数字相位调制方式，通过对不同符号信息调制出现在载波的不同时间位置来区分不同的码元。
在一实施例中，在一个码元周期中，多元位置相移键控调制后的信号可以通过如下公式(1)来表示：
其中，fc表示载波频率，tc＝1/fc表示载波周期；n为一个码元周期中所包含的载波周期数，换而言之，一个码元周期为ntc；
数字水印是载波上的脉冲信号经调制后存在的相位跳变。
在一实施例中，雷达发射的脉冲信号可以通过如下公式(2)来表示：
其中，t表示脉冲宽度；j表示复数；fc表示载波频率；μ表示调频斜率；i指的是脉冲重复间隔(pulserepetitioninterval,pri)的序号，i＝1,2,3,……,n。公式(2)表示雷达在不同脉冲重复间隔发射的脉冲信号相同。
雷达可以将每两个相邻的脉冲信号作为一个干扰抑制信号组，并分别通过多元位置相移键控对干扰抑制信号组内的脉冲信号进行调制，从而为脉冲信号加入数字水印。
其中，一个脉冲信号可能包括一个码元，也可能包括多个码元。
在一实施例中，干扰抑制信号组中脉冲信号的脉冲宽度和码元周期相同，此时，一个脉冲信号包含一个码元。
雷达可以从多元位置相移键控可以表达的多个码元中，为干扰抑制信号组选择指定码元，并基于该指定码元对应的第一调制方式对第一脉冲信号进行调制。其中，指定码元为多元位置相移键控可以表达的除0以外的任意一个码元，第一脉冲信号指的是干扰抑制信号组中的第一个脉冲信号；第一调制方式指的是预配置的多元位置相移键控中用于调制第一个脉冲信号的方式。
雷达可以基于该指定码元对应的第二调试方式对第二脉冲信号进行调制。其中，第二脉冲信号指的是干扰抑制信号组中第二个脉冲信号；第二调制方式指的是预配置的多元位置相移键控中用于调制第二个脉冲信号的方式。
其中，第一调制方式中的相位跳变量可认为是指定相位跳变量，第二调制方式中的相位跳变量是指定相位跳变量的相反数。
以上述公式(1)示出的多元位置相移键控为例，如果m为3，多元相移键控可以表达的码元包括0、1和2。
雷达可以选择1或2作为指定码元，并以指定码元对应的调制方式对干扰抑制信号组中第一个脉冲信号进行调制。此时，相位跳变量为
雷达可将该第一调制方式中相位跳变量更改为
在另一实施例中，干扰抑制信号组中脉冲信号的脉冲宽度是码元周期的整数倍，此时，一个脉冲信号包含多个码元。
雷达可以为相邻的两个脉冲信号生成码元序列。其中，码元序列中包括多元位置相移键控可以表达的多个码元。雷达可以随机生成该码元序列，并保存该码元序列。示例性的，一个脉冲信号可以包括20个码元，多元位置相移键控可以表达9个码元，雷达可以从9个码元中选择至少2个码元，然后随机排列生成20位的码元序列。
雷达可以根据码元序列每一码元在多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号。其中，第一脉冲信号指的是干扰抑制信号组中的第一个脉冲信号；第一调制方式指的是预配置的多元位置相移键控中用于调制第一个脉冲信号的方式。在调制第一个脉冲信号时，码元序列中每一个码元对应的调制方式都视为第一调制方式。
雷达可以根据码元序列每一码元在多元位置相移键控中对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号。其中，第二脉冲信号指的是干扰抑制信号组中第二个脉冲信号；第二调制方式指的是预配置的多元位置相移键控中用于调制第二个脉冲信号的方式。在调制第二个脉冲信号时，码元序列中每一码元对应的调制方式都视为第二调制方式。
其中，第一调制方式中的相位跳变量可认为是指定相位跳变量，第二调制方式中的相位跳变量是指定相位跳变量的相反数。
以上述公式(1)示出的多源位置相移键控为例，如果m为10，多元位置相移键控可以表达的码元包括0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。一个脉冲信号可以包括5个码元，雷达为干扰抑制信号组生成的码元序列为74693。
雷达可以依次选择码元序列74693中每一码元在公式(1)中对应的调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号。此时，相位跳变量为
雷达可以将各码元对应的调制方式中的相位跳变量更改为
在一实施例中，雷达为干扰抑制信号组中的脉冲信号生成上述码元序列后，可以生成对应于码元序列的采样点序列。其中，采样点序列用于指示作为数字信号的脉冲信号在载波中的位置，以及，脉冲信号的采样点所属的码元。示例性的，一个码元对应300个采样点，且该码元指示的数字为7，则采样点序列中与这300个采样点对应的数字为7。此外，若码元指示的数字为7，且该码元属于第二脉冲信号，则采样点序列中与该码元对应的300个采样点对应的数字可以为-7。
因此，雷达可以基于采样点序列确定为数字信号(脉冲信号)选择的调制方式、相位跳变量，以及，待调制的数字信号的采样点。
经过调制处理后，雷达发射的脉冲信号可以通过如下公式(3)来表示：
其中，t表示脉冲宽度；j表示复数；μ表示调频斜率；sm(t)表示经过调制的载波。
步骤220：将两个脉冲信号对应目标回波进行对消，获得剩余回波。
忽略多普勒频率，脉冲信号的目标回波可以通过如下公式(4)来表示：
其中，δt1表示目标回波的双程传播延时，t表示脉冲宽度；j表示复数；μ表示调频斜率。
雷达发射干扰抑制信号组中添加数字水印的脉冲信号后，可以接收两个脉冲信号对应的目标回波。雷达接收到的两个目标回波可分别通过如下公式(5)和公式(6)来表示：
r1(t)＝s1(t-δt1)+aj(t-δt1)+n1(t)(5)
r2(t)＝s2(t-δt1)+aj(t-δt1)+n2(t)(6)
其中，δt1表示目标回波的双程传播延时；α调制系数，表示干扰大于信号的倍数；n1(t)和n2(t)表示高斯白噪声；s1(t-δt1)表示第一脉冲信号的实际回波信号，s2(t-δt1)表示第二脉冲信号的实际回波信号。
一般情况下，通过数字射频存储技术在各个脉冲重复间隔发射的干扰信号均相同。雷达接收到的目标回波包括干扰信号和高斯白噪声。
雷达可以将两个目标回波进行对消，以消除干扰信号，获得剩余回波信号。剩余回波信号可以通过如下公式(7)来表示：
z(t)＝s1(t-δt1)-s2(t-δt1)+n1(t)-n2(t)(7)
其中，n1(t)和n2(t)表示高斯白噪声；s1(t-δt1)表示第一脉冲信号的实际回波信号，s2(t-δt1)表示第二脉冲信号的实际回波信号。
一种情况下，如果第一脉冲信号和第二脉冲信号未加入数字水印，则此时两者的实际回波信号相同，剩余回波信号中只存在高斯白噪声。这种情况不予考虑。
另一种情况下，如果第一脉冲信号和第二脉冲信号如前所述的方式加入数字水印，则剩余回波信号可以通过如下公式(8)来表示：
其中，sr(t)为公式(4)所示的目标回波；
步骤230：依据所述数字水印中指定相位跳变量，从所述剩余回波中确定实际回波信号。
高斯白噪声在剩余回波信号中可忽略不计，雷达可以依据数字水印中的指定相位跳变量，从剩余回波中确定实际回波信号。
以公式(8)为例，已知复数j和指定相位跳变量
通过上述步骤210至步骤230的方法，雷达可以消除干扰信号的影响，获得雷达发射的脉冲信号的实际回波信号。
在一实施例中，雷达在确定实际回波信号后，可以从实际回波信号中确定双程回波时延。后续雷达可以基于双程回波时延确定目标与自身的距离。以公式(3)和公式(4)为例，公式(3)为雷达发射的脉冲信号，而公式(4)为脉冲信号的目标回波，也就是实际回波信号。雷达可以根据两者的差异确定双程回波时延。
在一实施例中，在执行步骤210之前，雷达可以根据预设量化参数，确定指定相位跳变量。其中，量化参数是预估的攻击方在对雷达信号采样时所使用的参数。
根据相位量化drfm的原理，攻击方在根据abits相位量化时，会将正弦信号的一个周期划分为2a个相位区间，换而言之，相位量化的间隔为2π/2a。这里，a是量化参数，该量化参数可以是12、14、16等经验值。
雷达可以使指定相位跳变量小于2π/2a，此时，攻击者在对脉冲信号采样时，无法感知相位跳变量。在这种情况下，雷达根据指定相位跳变量调制脉冲信号后，攻击者无法感知数字水印，只会持续发射相同的干扰信号。
在满足使通过相位量化drfm的攻击者不感知数字水印的情况下，对于幅度量化drfm的攻击者而言，上述指定相位跳变量同样无法感知。
通过该措施，雷达可以确定为脉冲信号添加数字水印的指定相位跳变量，使得攻击者无法感知数字水印。
图3是本发明一实施例提供的数字射频存储干扰的对抗装置的框图，如图3所示，该装置可以包括：
添加模块310，用于基于多元位置相移键控技术为相邻的两个脉冲信号添加数字水印。
处理模块320，用于将两个脉冲信号对应目标回波进行对消，获得剩余回波。
确定模块330，用于依据所述数字水印中指定相位跳变量，从所述剩余回波中确定实际回波信号。
在一实施例中，所述添加模块310，进一步用于：
为相邻的两个脉冲信号生成码元序列；其中，两个脉冲信号包括第一脉冲信号和第二脉冲信号；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述码元序列每一码元在所述多元位置相移键控对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
在一实施例中，所述添加模块310，进一步用于：
为相邻的两个脉冲信号选择指定码元；其中，所述指定码元为所述多元位置相移键控技术可表达的码元中除零以外的任一码元；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第一调制方式，对第一脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第一脉冲信号；其中，所述第一调制方式中的相位跳变量为所述指定相位跳变量；
根据所述指定码元在所述多元位置相移键控中对应的第二调制方式，对第二脉冲信号进行调制，获得添加数字水印的第二脉冲信号；其中，所述第二调制方式中相位跳变量为所述指定相位跳变量的相反数。
在一实施例中，所述确定模块330，进一步用于：
从所述实际回波信号中确定双程回波时延。
在一实施例中，所述确定模块330，进一步用于：
根据预设的量化参数，确定所述指定相位跳变量。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述数字射频存储干扰的对抗方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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