一种对LFM脉冲压缩雷达的密集假目标压制干扰方法

一种对lfm脉冲压缩雷达的密集假目标压制干扰方法
技术领域
1.本发明属于雷达电子对抗技术领域，具体涉及一种对lfm脉冲压缩雷达的密集假目标压制干扰方法。


背景技术：

2.脉冲压缩雷达能够利用雷达信号脉内或脉间的相干性，使得普通干扰信号无法在脉冲压缩时获得较高的匹配增益，大幅度降低了普通干扰的干扰效果。密集假目标干扰作为一种主要的干扰手段，利用了lfm脉冲压缩雷达接收机对雷达回波具有较高的频率增益和相位增益的特点，采用了drfm数字存储技术对雷达信号进行存储转发，可以在雷达接收端产生多个虚假目标，实现对lfm脉冲压缩雷达的欺骗干扰或压制干扰。传统的密集假目标作压制干扰时，假目标的间距和幅度大多是无序分布的，其产生的假目标群中的内部假目标或边缘假目标，往往会被雷达使用so
‑
cfar(最小选择恒虚警)这样针对多目标检测的恒虚警算法检测出来，从而会导致假目标群和真实目标位置的暴露，使得压制干扰效果变差或完全失效。因此，需要对密集假目标干扰信号的相关参数进行设计，实现对相对应的恒虚警检测算法下假目标群内部假目标与边缘假目标的完全遮盖以及对真实雷达回波信号的压制干扰。


技术实现要素：

3.为了解决现有的密集假目标干扰技术存在的以上不足和缺陷，本发明提出了一种采用对雷达信号采样后进行有序转发的密集假目标干扰，其目的在于解决现有的密集假目标干扰在作压制干扰时容易被so
‑
cfar(最小选择恒虚警)检测算法检测出假目标群内部假目标和边缘假目标的问题。
4.本发明的技术方案为：
5.一种对lfm脉冲压缩雷达密集假目标压制干扰的方法，包括以下步骤：
6.s1、确定lfm脉冲压缩雷达回波的经脉冲压缩后的信噪比：
[0007][0008]
其中pt、gt、gr分别是雷达发射机的发射功率、发射天线和接收天线的增益，λ为雷达信号的波长，σ是目标的反射面积，rt代表目标至雷达的距离，k、t0分别是玻尔兹曼常数和噪声温度，b为雷达信号的频率带宽，f是雷达接收机噪声系数，d是脉冲压缩比，m是相干积累的次数，γ是脉冲积累因子；
[0009]
s2、确定在so
‑
cfar检测下对真实目标回波以及干扰群内部假目标进行遮盖所需要的假目标的信噪比大小：
[0010][0011]
其中χ是目标检测单元的信噪比，χ
i
为参考窗内假目标信噪比，n为参考单元个数，
为想要达到的检测概率，为虚警概率；
[0012]
s3、确定在so
‑
cfar检测下干扰群边缘最小假目标信噪比χ
e
：
[0013][0014]
其中，
[0015][0016]
检测门限t的概率密度函数满足如下公式：
[0017][0018]
其中，α为门限阈值因子β2为背景噪声的功率；
[0019]
s4、确定单个假目标群内的假目标个数n：
[0020]
利用公式(2)进行迭代计算依次得出各假目标的信噪比，并且在干扰群的边缘干扰信号的信噪比需要满足下式：
[0021]
χ≤χ
e
ꢀꢀ
(6)
[0022]
当信噪比小于等于χ
e
时累计的假目标个数就是一个干扰群中的假目标数量n；
[0023]
s5、确定采样信号的转发时间间隔：
[0024][0025]
其中l为雷达参考窗长度，c为光速；
[0026]
s6、确定对雷达信号的采样周期：
[0027][0028]
其中t为雷达脉冲时长，n为所需假目标个数，b为雷达脉冲带宽；
[0029]
s7、确定采样信号的转发时长τ：
[0030]
假目标群内假目标之间的信噪比和转发采样目标的采样占空比有关，且满足如下关系：
[0031][0032]
其中τ
n
、τ
m
分别为第n个假目标和第m个假目标的采样时长，χ
n
、χ
m
分别为第n个假目标和第m个假目标的信噪比；
[0033]
s8、对接收的雷达信号每隔时间t
s
进行一次采样，每次采样后根据步骤s4中得到的参数n进行n次不等时长的转发，每次转发的时间间隔由s5中得到的参数t决定，第n次转发的时长由步骤s7中得到的参数τ
n
决定。
[0034]
本发明结合经典的密集假目标产生方法，对接收的雷达信号进行采样并根据本发明设计的参数进行重复转发。转发信号将在雷达接收端产生一组由中心向两侧幅度有序递减且间距有序的假目标，使得so
‑
cfar的每个参考窗内部都至少含有一个假目标，真实目标回波尽量位于这群假目标的中心，通过本发明的设计的参数，真实目标回波能够被主假目标压制，干扰群内部的内侧假目标可以被外侧的假目标压制，而干扰群最边缘的假目标可
以通过环境噪声实现压制。
附图说明
[0035]
图1为本发明的压制干扰示意图；
[0036]
图2为对雷达信号采样后无规律转发后经so
‑
cfar检测后的结果图；
[0037]
图3为按照本发明中算法计算得出的参数进行转发后经so
‑
cfar检测后的结果图。
具体实施方式
[0038]
本发明具体参数的计算，包括以下步骤：
[0039]
步骤一：确定lfm脉冲压缩雷达的雷达回波的信噪比
[0040]
其信噪比可由如下公式确定：
[0041][0042]
其中pt、gt、gr分别是是雷达发射机的发射功率，发射天线和接收天线的增益，λ为雷达信号的波长，σ是目标的反射面积，rt代表目标至雷达的距离，k、t0分别是玻尔兹曼常数和噪声温度，b为雷达信号的频率带宽，f是雷达接收机噪声系数，d是脉冲压缩比，m是相干积累的次数，γ是脉冲积累因子。
[0043]
步骤二：确定在so
‑
cfar检测下对真实目标回波以及干扰群内部假目标进行压制所需要假目标的信噪比大小
[0044]
为保证在so
‑
cfar检测下，主假目标能够对真实目标回波进行遮盖以及假目标能够被次级假目标遮盖，需要计算遮盖信号与被遮盖信号的信噪比关系。在假目标群内部，目标单元的参考窗内都至少分布一个假目标干扰，现只对参考窗内存在一个假目标干扰这种情况做分析，得到so
‑
cfar恒虚警检测下目标单元的信噪比和参考窗内干扰的信噪比需满足：
[0045][0046]
其中χ是目标检测单元的信噪比，χ
i
为参考窗内假目标信噪比，n为参考单元个数，为想要达到的检测概率，为虚警概率。
[0047]
步骤三：确定在so
‑
cfar检测下干扰群边缘最小假目标信噪比χ
e
[0048]
由于so
‑
cfar其算法自身独有的特点，处于某个干扰群的边缘假目标的检测门限将由其外侧的环境噪声决定，且边缘假目标的so
‑
cfar参考窗为白噪声，在平方率检波器的情况下，检测门限t的概率密度函数满足如下公式：
[0049][0050]
其中n为参考单元数，α为门限阈值因子，β2为背景噪声的功率。在对一个检测单元做检测时，该单元的平均检测概率表达式如下：
[0051]
[0052]
同时，在噪声背景为白噪声的情况下
[0053]
所以将上述三式结合可得，
[0054][0055]
步骤四：确定单个假目标群内的假目标个数n
[0056]
利用公式(2)进行迭代计算可以依次得出各假目标的信噪比，并且在干扰群的边缘干扰信号的信噪比需要满足下式：
[0057]
χ≤χ
e
ꢀꢀ
(6)
[0058]
当信噪比小于等于χ
e
时累计的假目标个数就是一个干扰群中的假目标数量n；
[0059]
步骤五：确定采样信号的转发时间间隔
[0060]
要保证检测单元前后半个参考窗范围内都至少存在一个假目标用于提升真目标所处单元的检测门限，则转发间隔时间t的应满足：
[0061][0062]
其中l为雷达参考窗长度，c为光速。
[0063]
步骤六：确定对雷达信号的采样周期
[0064]
对雷达信号的采样周期会影响到干扰群的间距，错误的采样周期会使得干扰群之间相互影响导致压制干扰失败。为保证干扰群间无重叠，对雷达信号的干扰采样周期t
s
应满足：
[0065][0066]
其中t是雷达脉冲时间宽度，b是雷达脉冲带宽，n是一个干扰群中所需的假目标个数，t是采样信号转发间隔。
[0067]
步骤七：确定采样信号的转发时长τ
[0068]
假目标群内假目标之间的信噪比和转发采样目标的采样占空比有关，且满足如下关系：
[0069][0070]
其中τ
n
、τ
m
分别为第n个假目标和第m个假目标的采样时长，χ
n
、χ
m
分别为第n个假目标和第m个假目标的信噪比。
[0071]
步骤八：对接收的雷达信号每隔时间t
s
进行一次采样，每次采样后根据步骤s4中得到的参数n进行n次不等时长的转发，每次转发的时间间隔由s5中得到的参数t决定，第n次转发的时长由步骤s7中得到的参数τ
n
决定。
[0072]
压制干扰示意图如图1所示，转发信号将在雷达接收端产生一组由中心向两侧幅度有序递减且间距有序的假目标s
i
，使得so
‑
cfar的每个参考窗内部都至少含有一个假目标，真实目标回波s尽量位于这群假目标的中心，真实目标回波s被主假目标s0压制，干扰群内部的内侧假目标s
i
可以被外侧的假目标s
i+1
压制，而干扰群最边缘的假目标可以通过环境噪声实现压制。
[0073]
下面仿真实验，对本发明的技术效果作进一步展示和说明。
[0074]
1.仿真条件和内容：
[0075]
仿真实验通过matlab仿真软件实现，雷达信号采用线性调频信号，雷达信号发射功率为106w，雷达收发天线增益均为30db,目标反射面积为10m2,雷达信号的脉宽t＝100us,信号带宽为10mhz,,波长为0.1m，lfm信号调制斜率k＝b/t,干扰机对雷达信号的采样频率为48mhz，目标距离雷达40km,干扰机相对于目标前突1km，参考单元个数为8，雷达参考窗长度为300m，恒虚警概率p
fa
＝10
‑6,设定对检测单元的检测概率p
d
＝0.1。
[0076]
仿真1，对雷达信号采样并进行无规律转发后形成的密集假目标干扰经过so
‑
cfar恒虚警检测后的结果图，如图2所示。
[0077]
仿真2，对雷达信号采样并按照本发明中算法计算得出的参数进行转发后形成的密集假目标干扰经过so
‑
cfar恒虚警检测后的结果图，如图3所示。
[0078]
2.仿真结果分析：
[0079]
参照图2所示，对采样后的雷达信号进行无规律的转发，在so
‑
cfar的检测下，虽然能够提升真实目标回波所在的检测单元的阈值从而实现对真实目标的压制干扰，但在干扰群边缘处的假目标由于信噪比较大，不能够被环境噪声遮盖，从而导致假目标被检测出来，给真实目标带来了位置暴露的风险。
[0080]
参照图3所示，图3为按照本发明设计的参数进行有规律转发后，经so
‑
cfar恒虚警检测后的结果图。按照本发明中的算法设置了转发信号的相关参数，使得在so
‑
cfar检测下，干扰群内的干扰信号能够成功被次级干扰信号压制，干扰群边缘干扰信号能够被环境白噪声压制，从而在对真实目标回波进行成功压制干扰的基础上，实现了对整个干扰群的遮盖，避免了因假目标位置暴露而给真实目标带来的风险。
[0081]
对比现有的密集假目标压制干扰技术，本发明的特点是在对真实目标回波进行压制干扰的基础上，通过对干扰信号相关参数的设计，使得假目标群中的假目标在so
‑
cfar恒虚警检测下能实现相互遮盖，解决了密集假目标干扰常见的假目标暴露问题，避免了因为被雷达使用so
‑
cfar恒虚警检测算法检测出假目标，而对真目标带来的潜在威胁。