隨機捷變極化有源假目標的鑑別方法與流程
2023-04-30 04:42:46
本發明屬於雷達抗幹擾
技術領域：
，主要涉及雷達對有源假目標幹擾的鑑別方法。
背景技術：
：有源假目標幹擾是一種重要的雷達欺騙幹擾，通過模擬目標特徵並發射假目標信號，使雷達出現虛假目標以擾亂情報雷達對空情態勢的掌握，或破壞雷達目標跟蹤以擾亂跟蹤制導雷達對目標的跟蹤。先進的有源假目標幹擾能夠做到與目標回波信號在波形調製、重複周期、都卜勒頻率、航跡以及RCS(RadarCrossSection，雷達散射截面積)起伏特性等方面幾乎完全一致，雷達難以利用時域、頻域、空域、調製域的特徵差異來鑑別並剔除有源假目標幹擾。由於有源假目標與雷達目標在極化域普遍存在著物理差異，基於極化域特徵差異鑑別有源假目標幹擾已成為一條重要的技術途徑。近年來，隨著幹擾技術的發展，已出現各種變極化假目標幹擾，隨機捷變極化假目標幹擾就是其中十分重要的一種，其在PRI(PulseRepeatedInterval，脈衝重複周期)間或PRI內的極化狀態隨機捷變而在脈衝持續時間內極化狀態恆定。對於隨機捷變極化假目標幹擾，通常要求雷達具有同時發射多極化的能力，即雷達通過同時發射多個極化狀態的矢量信號，將雷達目標回波在脈衝持續時間內的極化多樣性與假目標信號在脈衝持續時間內的極化單一性進行區分，實現假目標的鑑別。現有報導中對於隨機捷變極化假目標幹擾的鑑別方法，都是基於嚴格意義上的同時發射多極化體制，即雷達在兩個正交極化通道同時發射多個波形相互正交的信號，通過正交化接收處理實現對不同極化回波的隔離。這種體制在工程應用中存在造價高、發射功率利用率低的問題。本發明基於相位分集準同時變極化體制，通過子脈衝間極化相位的捷變實現有限的發射變極化能力，既能夠實現假目標鑑別，又能夠以飽和功率發射而具有功率利用率高的特點。基於該體制的有源假目標鑑別方法，還未見有文獻報導。技術實現要素：本發明針對隨機捷變極化假目標，提出了一種基於相位分集準同時變極化體制的假目標鑑別方法。本發明的技術方案是，一種基於相位分集準同時變極化體制的隨機捷變極化假目標鑑別方法，其特徵在於：(1)雷達採用正交雙極化天線，不失一般性，設為H(Horizontal，水平)極化、V(Vertical，垂直)極化，雷達的H極化通道、V極化通道同時發射、同時接收信號；(2)H極化通道、V極化通道發射信號均由M個緊密連接的子脈衝構成，子脈衝的波形均為s(t)、寬度均為Δt，M為子脈衝個數，一般大於2；(3)H極化通道、V極化通道發射信號在每個子脈衝上的相對相位差為m為子脈衝序號，m＝1,…,M。綜上，H極化通道、V極化通道發射信號的合成矢量的表達式為：其中分別表示H極化和V極化發射矢量。本發明的信號處理過程包括以下五個步驟：第一步，信號同步接收。雷達接收的中頻信號經過同步採樣，得到兩個極化通道的覆信號數據序列xH(n)、xV(n)，n＝1,…,N，N為一個脈衝周期內的採樣點數。第二步，子脈衝匹配濾波。依據下式分別計算H極化通道、V極化通道匹配濾波輸出信號yH(n)、yV(n)：yH(n)=IFFTFFTxH(n)U(n)yV(n)=IFFTFFTxV(n)U(n)---(1)]]>上式中，FFT[]表示信號的傅立葉變換，IFFT[]表示信號的傅立葉反變換；U(n)是對子脈衝信號s(t)的基準波形進行N點傅立葉變換得到的頻譜。第三步，滑窗積累與檢測。對yH(n)、yV(n)進行滑窗積累，得到信號z(n)的過程如下：z(n)=Σm=0M-1{|yH(n+mΔN)|+|yV,m(n+mΔN)|},n=1,...,N-ΔN(M-1)]]>其中，ΔN為子脈衝對應的採樣點數。對信號z(n)進行目標檢測，由CFAR(Constantfalsealarmrate，恆虛警檢測)完成，具體採用CA-CFAR(Cellaveraging-Constantfalsealarmrate，簡稱單元平均恆虛警檢測)。設對z(n)中所有點進行CA-CFAR處理後，共得到K個目標，第k個目標對應的位置為Tk，k＝1,…,K第四步，極化特徵提取。利用下式計算第k個目標第m個子脈衝回波的極化比ρm(Tk)：ρm(Tk)=yV(Tk+(m-1)*ΔN)yH(Tk+(m-1)*ΔN),Rm(Tk)=realρm(Tk),Im(Tk)=imagρm(Tk),k=1,...,K,m=1,...,M---(2)]]>其中，real[·]為取實部，imag[·]為取虛部。對第k個目標，計算均值Rk=Σm=1MRm(Tk),Ik=Σm=1MIm(Tk),m=1,...,M]]>利用下式計算第k個目標對應的鑑別特徵量和dR-k(m)=|Rm(Tk)-Rk|,dI-k(m)=|Im(Tk)-Ik|,m=1,...,M]]>第五步，極化特徵鑑別。首先確定鑑別門限。鑑別門限D由下式給出：D=ηMσV2Σm=1M|yH(Tk+(m-1)*ΔN)|2]]>其中，在假目標幹擾情況下是{Rm(Tk)}、{Im(Tk)}的正態分布方差，σV2為V通道接收噪聲功率，通過對匹配濾波後純噪聲數據的方差估計得到；η一般取3，此時有源假目標正確鑑別概率不小於99.7％(由統計學上關於正態分布的「3σ準則」給出)。其次，根據門限D對第k個目標進行鑑別(k＝1,…,K)：1).當鑑別特徵量{dR-k(m)}和{dI-k(m)}(m＝1,…,M)均小於門限D時，判定第k個目標為有源假目標；2).當鑑別特徵量{dR-k(m)}或{dI-k(m)}(m＝1,…,M)中存在大於門限D的情況，則判定第k個目標為真實雷達目標。本發明的技術效果：一、有源假目標鑑別能力強。本發明基於相位分集準同時變極化體制，通過子脈衝間極化相位的捷變，實現在PRI內的發射變極化，能夠有效鑑別隨機捷變極化假目標，而對於PRI間恆定極化假目標亦能夠提供鑑別能力，因此，本文提出的方法適用性較廣，能夠應對當前面臨的大多數有源假目標幹擾。二、功率利用率高。本發明所採用的相位分集準同時變極化體制，相對於同時變極化體制，具有更為簡單的信號波形，在多極化情況下H極化、V極化通道發射信號的幅度包絡仍然可以保持恆定，因而能夠以飽和功率發射，具有更高的功率利用率。附圖說明圖1為本發明所依賴的相位分集準同時發射變極化體制的發射信號示意圖。圖2為本發明所提方法的信號處理流程示意圖；圖3為採用本發明所提方法後雷達接收信號鑑別特徵量隨發射極化的變化。圖4為利用本發明所提方法對實體雷達目標和隨機捷變極化假目標進行鑑別處理的效果。具體實施方式以下結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。圖1為本發明所依賴的相位分集準同時變極化體制的發射信號示意圖。圖中，H通道、V通道分別表示雷達的H極化發射通道和V極化發射通道，兩個通道的發射信號均由M個無縫連接的子脈衝構成，子脈衝波形均為s(t)、寬度均為Δt，H通道、V通道發射信號在每個子脈衝上的相對相位差為m＝1,…,M。圖2為本發明所提方法的信號處理流程示意圖。如圖所示，H通道、V通道接收信號經過同步接收後，首先按照子脈衝波形進行匹配濾波，對其輸出信號採用M點滑窗方法實現非相參積累，進而採用恆虛警檢測(CA-CFAR)方法實現目標檢測，對檢測出的採樣位置提取目標極化特徵後，利用該特徵進行真、假目標屬性的鑑別。圖3為採用本發明所提方法後雷達接收信號鑑別特徵量隨發射極化的變化。仿真中參數設置如下：a).雷達採用相位分集準同時發射變極化體制，相位分集數、子脈衝個數M＝4，相對相位分別取值為0、π、b).雷達發射信號脈衝寬度為100us，帶寬為1MHz，載頻為10GHz；c).幹擾機發射天線極化狀態的Jones矢量為d).實體目標的極化散射矩陣設置為圖中，橫軸有8個點，表示8種發射極化，縱軸為鑑別特徵量{dR-k(m)}和{dI-k(m)}的數值；「△」表示{dR-k(m)}，「○」表示{dI-k(m)}；左圖為實體目標情況，右圖為假目標幹擾情況。如圖所示，實體目標鑑別特徵量隨發射極化變化而改變，表現為{dR-k(m)}、{dI-k(m)}均出現起伏，而假目標信號鑑別特徵量不隨發射極化變化而改變，表現為{dR-k(m)}、{dI-k(m)}均恆定，這種差異為極化鑑別提供了基礎。圖4為利用本發明所提方法對實體雷達目標和假目標進行鑑別處理的效果，其仿真參數設置同圖3。圖中，橫軸為「信噪比」(即子脈衝匹配濾波及滑窗積累後，目標回波功率或假目標幹擾功率與噪聲功率的比值)，單位為dB，縱軸為被判定為「假目標」的概率；左圖是實體目標情況，圖中五條曲線分別表示五種目標極化散射矩陣情況下，被正確判定為「目標」的概率，由圖可見，當「信噪比」大於10dB時，目標正確鑑別率都已高於99％；右圖是假目標情況，「△」表示鑑別正確率仿真統計值，由圖可見，在仿真設置的「信噪比」範圍內，假目標的正確鑑別概率較高，均超過97％。當前第1頁1 2 3