基于FDA发射信号的雷达主动抗干扰研究方法及系统

本发明涉及雷达抗干扰研究，尤其涉及基于fda发射信号的雷达主动抗干扰研究方法及系统。

背景技术：

1、频率分集阵列fda自提出以来就受到了广泛关注，与相控阵列发射同一载频信号不同，fda在各个阵列引入了不同的频率增量，使得发射波束是与距离角度时间相关的。当频率增量为0时，fda简化为pa，因此pa可以看作是fda的一种特殊情况。由于增加了距离维自由度，提升了信息处理的能力，fda在许多领域都有潜在的应用价值，尤其是在雷达领域。

2、当fda采用频率增量线性增加时，其发射波束在距离、角度和时间存在耦合。为了解除耦合，许多学者关注非均匀频率增量fda的发射波束，如利用log频偏、立方频偏、多载频、随机频偏、时间相关频偏和利用遗传算法优化频偏等多种频偏设计方法实现波束的聚焦。然而，这些方法实际上忽略了时间因素的影响，是一种瞬时的波束。b.chen等人指出这些方法忽略了信号的传播过程，波束不可能只聚焦空间特定位置并持续特定时间。z.wang强调了电磁波的传播过程是不可忽略。chen k.等通过对频率-相位关系和时间-距离关系进行分析，得到了更正的脉冲fda表达式。更进一步，m.tan指出fda的波束是时间-角度相关而与距离无关，在接收端采用合理的信号处理方案是激活fda距离相关性的必要条件，但是并没有给出脉冲内时间指数与相位的关系。

3、雷达不仅需要良好的探测性能，抗干扰能力也很重要。随着数字射频存储器的发展，有源干扰机可以产生复杂灵活的干扰信号，严重威胁着雷达系统的性能，因此雷达抗干扰技术就显得格外重要。fda雷达波束可以激活距离相关性，基于此，许多学者展开了抑制欺骗性干扰的研究，然而，这些方法都是针对特定干扰场景，对欺骗干扰信号具有被动抗干扰的能力。liu wang等人讨论了fda发射信号的低截获性能，表明了fda发射信号比pa发射信号更不易被干扰机截获，从而使得干扰机不容易将干扰信号对准阵列。yudian hou等人初步探讨了fda对抗基于干涉仪的doa侦察的可能性，在此基础上，jiaang ge，junwei xie等人研究了fda发射信号的相位特性及其对基于干涉仪测向法的欺骗效应,但是它们都将空间相位与距离一一对应，但没有考虑波传播的影响，忽略了脉冲内时间指数，同时，也忽略了干涉仪测向是基于其对入射信号频率的测量与估计。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于fda发射信号的雷达主动抗干扰研究方法及系统，通过研究基于脉冲内时间指数的fda发射信号相位特性，然后分析相位干涉仪测向法下fda发射信号的角度欺骗性能，最终通过优化频率增量实现了角度欺骗和主动抗干扰的目的。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、基于fda发射信号的雷达主动抗干扰研究方法，其特征在于，包括以下步骤，

4、s1：确定基于脉冲内时间指数的fda发射信号相位特性；

5、s2：确定相位干涉仪测向法下fda发射信号的相位中心；

6、s3：基于粒子群算法，实现fda发射信号的角度欺骗和主动抗干扰。

7、进一步的，步骤s1的具体操作包括以下步骤，

8、s101：确定相控阵pa相位传播规律；

9、s102：对相控阵pa发射信号的特性进行分析；

10、s103：确定基于脉冲内时间指数的fda发射信号相位特性。

11、进一步的，步骤s101的具体操作包括以下步骤，

12、设脉冲内时间指数为t′，真实时间为t，载波频率为f0的脉冲信号表示为：

13、

14、

15、其中，tp表示脉冲持续时间；

16、当脉冲信号传播至距离为r1和r2时，两个时刻的脉冲信号分别表示为

17、

18、

19、式中，c为脉冲信号的传播速度；

20、令t′＝t-τ，则上两式可统一表示为

21、

22、进一步的，步骤s102的具体操作包括以下步骤，

23、考虑一个具有m个各向同性天线的均匀线性pa，载波频率为f0，阵元间距为d，当其传播到距离为r，角度为θ的远场时，信号表示为：

24、

25、其中，rm＝r0-md sinθ，rm为空间中目标点到参考点的距离，m为阵元编号，r0为空间中目标点到参考阵元的距离；

26、在远场窄带条件下，包络近似不变，即

27、

28、用脉冲内时间指数代替真实时间，则上式进一步的表示为

29、

30、因此，相控阵发射信号在远场的幅度和相位分别表示为

31、

32、

33、侦察阶段，干扰机测得相位为：

34、

35、进一步的，步骤s103的具体操作包括以下步骤，

36、考虑一个具有n个各向同性天线的均匀线性fda，其各阵元载频为fm＝f0+δf(m)，阵元间距为d，当其传播到距离为r，角度为θ的远场时，信号表示为：

37、

38、其中，rm＝r0-(m-1)d sinθ；

39、考虑具有线性递增频偏的脉冲fda，即δf(m)＝(m-1)δf，用脉冲内时间指数代替真实时间，则上式进一步的表示为

40、

41、因此，采用线性递增频偏的fda发射信号在远场的幅度和相位分别为：

42、

43、

44、侦察阶段，干扰机测得相位为：

45、

46、进一步的，步骤s2的具体操作包括以下步骤，

47、s201；分析具有任意频率增量的fda发射信号相位中心；

48、s202：分析具有任意频率增量的fda发射信号相位中心。

49、进一步的，步骤s201的具体操作包括以下步骤，

50、对于fda，以相位中心为参考点，其发射信号可以表示为：

51、

52、采用线性递增频偏的发射信号，用脉冲内时间指数代替真实时间，则上式表示为：

53、

54、进一步的，采用线性递增频偏的fda发射信号远场相位特性为：

55、

56、其中，因为参考点是相位中心，相位与角度无关，即因此相位中心表示为：

57、

58、进一步化简得

59、

60、进一步的，步骤s202的具体操作包括以下步骤，

61、对于具有任意频率增量的fda，用脉冲内时间指数代替真实时间，fda的发射信号表示为

62、

63、利用函数angle提取fda的相位，得：

64、

65、当确定脉冲内时间指数t′＝t′1和频率增量f＝f1时，各角度处的相位相等，表示为：

66、

67、因此，当t′，θ和f确定后，便可以通过计算得到dc。

68、进一步的，步骤s3的具体操作包括以下步骤，

69、s301：基于粒子群算法计算具有任意频率增量的fda的相位中心；

70、s302：设置虚拟辐射源相位中心为d′c，通过优化频率增量f，使得fda的相位中心位于d′c处，此时，相位干涉仪所测量的方向就指向虚拟辐射源中心，从而偏离的阵列，实现了fda角度欺骗和主动抗干扰。

71、进一步的，一种基于fda发射信号的雷达主动抗干扰系统，其特征在于：包括计算机集群，所述计算机集群包括多个计算机；

72、其中每个计算机包括存储器和处理器；所述存储器用于保存如前所述的基于fda发射信号的雷达主动抗干扰研究方法的程序；

73、所述多个计算机中的部分或全部的处理器，用于读取执行基于fda发射信号的雷达主动抗干扰研究方法的程序。

74、本发明的有益效果是：

75、本发明中引入脉冲内时间指数的概念，首先研究了基于脉冲内时间指数的fda发射信号相位特性，而后讨论了相位干涉仪测向法下fda发射信号的角度欺骗性能，最后通过优化频率增量实现了角度欺骗的目的。理论分析和仿真结果表明：fda发射信号的相位特性与距离无关而与脉冲内时间指数相关；以相位中心为参考点，空间各点只要脉冲内时间指数相同则相位相等；fda各阵元应用优化后的频率增量可以实现角度欺骗和主动抗干扰。