雷达抗间歇采样转发式干扰的时/频域方法研究

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基于数字射频存储器(DRFM)的间歇采样转发式干扰是一种新型相干干扰。它可以在信号处理中获得部分增益以提高干扰效率;还可以很方便地搭载在目标上形成主瓣干扰,对雷达构成了巨大威胁。空域处理是当前主要的雷达抗干扰技术。然而在面对此类干扰时,空域方法存在难以获取纯净干扰协方差矩阵、波束主瓣畸变和系统规模增大等难题,诸多关键技术尚待突破。作为对空域抗干扰方法的支持和补充,本文对常规单通道雷达下的间歇采样转发式干扰感知与对抗方法展开研究。在分析间歇采样转发式干扰工作机理的基础上,尝试摆脱传统的被动思路,形成以干扰感知、干扰抑制和发射自适应为主要模块的动态抗干扰策略。本文的主要研究内容和成果如下:(1)分析了间歇采样转发式干扰工作机理。间歇采样转发式干扰经脉冲压缩处理后表现为距离向的多个假目标(群)。论文以三种主要干扰策略为研究对象,建立干扰信号模型并推导了相应的脉冲压缩解析表达式,理论分析了假目标(群)产生的原因;在此基础上,建立起干扰参数与假目标(群)分布范围、假目标个数及假目标峰值幅度等特征之间的对应关系;并基于仿真对相关结论进行验证,讨论了干扰参数对干扰性能的影响,为后续干扰感知与抑制算法研究提供了理论基础。(2)研究了间歇采样转发式干扰感知方法。针对线性调频(LFM)与相位编码(PC)两种雷达发射波形,在分析干扰信号包络自相关函数和互相关函数特征的基础上,提出基于包络相关的干扰感知方法。针对LFM信号,又进一步提出基于时频分析(STFT)和时域消卷积(TDC)处理的干扰辨识与参数估计方法,有效提高了干扰切片宽度的估计精度。通过仿真和实验数据分析,对两种干扰感知方法的可行性及性能进行了验证和对比。结果表明:包络相关法适用范围广,而STFT-TDC法鲁棒性高,在干噪比大于-5d B的情况下,两种方法可有效辨识干扰类型并估计关键干扰参数,为后续干扰抑制与自适应波形设计提供必要的先验信息。(3)研究了间歇采样转发式干扰抑制方法。分别从时域、频域、时频域和波形角度出发,提出了4种干扰抑制方法。其中,时域重构对消法在干扰辨识与参数估计的基础上,根据信号模型重构干扰并通过自适应CLEAN实现干扰对消;频域方法利用干扰信号会破坏发射信号频谱包络的特性,通过频谱补偿实现干扰抑制。这两种方法对发射信号形式没有具体要求,适用范围广。而时频滤波法与基于发射波形的宽窄带交替法都仅适用于LFM信号,前者在干扰辨识的基础上构造时频滤波器对干扰进行滤除;后者根据干扰峰值分布与信号带宽的相关性,通过交替发射宽窄带信号对假目标峰值进行辨识和抑制。通过仿真和实验数据处理,对算法的可行性和性能进行了分析;总结出四种干扰抑制方法在实施难度、算法性能与适用范围等方面的差异,为不同场景下的最优抗干扰策略选择提供了参考。(4)研究了基于发射自适应的抗干扰技术。针对干扰策略动态变化的环境,对基于发射自适应的动态对抗技术进行了研究。在建立起间歇采样转发式干扰算子矩阵的基础上,通过矩阵分解,说明利用零特征值对应的特征向量作为发射波形可实现抗干扰目的;并证明了该特征向量具有时域间断的特性。考虑到干扰机在检测到脉冲下降沿时会停止采样的问题,提出在间断处插入保护脉冲,并利用遗传算法进行抗干扰波形联合设计。以此为核心,设计出基于发射自适应的动态抗干扰流程。通过仿真对波形在典型场景中的抗干扰性能进行了定量评估,结果表明该方法可在发射端对干扰进行有效抑制。
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