基于峰值比較的雷達抗欺騙干擾方法

李玉潔

摘要：針對脈沖壓縮雷達易受移頻欺騙干擾影響的問題，提出了基于峰值比較的抗干擾方法，該方法利用干擾信號經脈沖壓縮后輸出峰值隨移頻值變化，而經分數階傅立葉變換后輸出峰值與移頻值無關的特點，對干擾信號和目標回波信號進行有效辨識。從而確定干擾分量，達到干擾抑制的目的。仿真試驗表明，本文提出的方法能夠有效的識別接收信號中的干擾分量。

關鍵詞：線性調頻；移頻干擾；脈沖壓縮；干擾抑制

中圖分類號：TN973 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0080-03

線性調頻（LFM）脈沖信號以其高的探測距離和距離分辨率，越來越多的被應用于高分辨雷達設備中，脈沖壓縮技術由于可獲得很高的處理增益，線性調頻雷達多應用脈沖壓縮技術進行回波信號處理。隨著DSP、DDS、DRFM等數字器件應用于先進的干擾設備，使得各種雷達信號很容易被識別后存儲轉發，對雷達產生有效的欺騙干擾[1-3]。特別是由于LFM信號的時頻耦合特性，通過對接收到的LFM信號疊加不同的多普勒頻率，可以產生較強的干擾效果[4][5]，而且根據頻偏大小可形成欺騙干擾和壓制干擾效果[6]。

文獻[7]通過分析移頻干擾對線性調頻脈沖壓縮雷達的干擾效果和原理，提出了基于FrFT的抗線性函數移頻干擾算法，文獻[8]也是通過LFM信號在分數階傅里葉域中的不同對干擾信號進行辨識，從而達到抗干擾的效果。但是FrFT需要進行二維搜索，運算量比較大。本文提出基于峰值比較的雷達抗欺騙干擾方法，通過分析移頻干擾信號經分數階傅立葉變換和脈沖壓縮輸出幅值與移頻的關系，確定雷達接收信號中的回波信號，而且由于干擾信號與雷達信號只是起始頻率和時延不同，但具有相同的調頻率，避免了FrFT運算的復雜度。

1 基于峰值比較的信號識別原理

設雷達第個脈沖周期發射的單位幅度LFM信號可表示為：

比較式（9）和式（14）知，干擾信號與回波信號經分數階傅立葉變換后輸出峰值只與兩信號幅值、帶寬有關，而與移頻值無關；而經分脈沖壓縮后輸出峰值不僅與兩信號幅值、帶寬有關，還與移頻值有關，并且。

假設雷達接收信號中含有信號和信號分量，一個為干擾信號，另一個為目標回波信號，將雷達接收信號進行分數階傅立葉變換和脈沖壓縮后，令分數階傅立葉變換輸出信號峰值比，對應信號的脈沖壓縮輸出信號峰值比為。若，則信號對應的為干擾信號分量，信號對應的為干擾信號分量；反之，若，則信號對應的為干擾信號分量，信號對應的為干擾信號分量。

2 基于峰值比較的抗干擾方法實現

其中，為式（2），為式（5），則由式（7）知，目標回波經分數階傅立葉變換后輸出峰值出現在處，由式（8）知，干擾信號經分數階傅立葉變換后輸出峰值出現在 處；由式（11）知，目標回波經脈沖壓縮后輸出峰值出現在處，由式（13）知，干擾信號經脈沖壓縮后輸出峰值出現在處。即兩個信號在分數階傅立葉域和脈壓輸出時域是對應的，只是相差一個系數，但是在軸和時間軸的位置是一致的。

因此可設計基于峰值比較的抗干擾方法實現原理圖如圖1所示。

對干擾抑制方法進行總結如下

步驟1：對雷達接收信號分別進行脈沖壓縮和階數為的分數階傅立葉變換；

步驟2：根據式（9）得到分數階傅立葉變換后兩尖峰峰值比，根據式（14）得到脈沖壓縮后兩尖峰峰值比；

步驟3：對接收信號進行脈沖壓縮，在輸出信號時延值為處設置帶阻濾波器將起始頻率大于目標回波信號起始頻率的干擾抑制。

3 仿真實驗及結果分析

仿真取某次雷達回波信號的脈沖寬度為，頻率帶寬為，則調頻率為，起始頻率0，干擾信號起始頻率為，兩信號時延，信干比，信噪比，采樣率取。

圖2為接收信號經分數階傅立葉變換輸出，圖3為接收信號經匹配濾波器后的脈沖壓縮輸出，由兩圖可看出，雖然兩信號延時，但由于干擾信號存在調制頻率，因此，兩信號在分數階傅立葉域和脈壓輸出時域均存在調制時延。圖2中，信號1與信號2的峰值比為，圖3中信號1與信號2的峰值比為，由于，因此可判定信號1為干擾信號，信號2為目標回波信號，與實際相符。

圖4為信噪比時，和隨著干擾信號的調制頻率值的變化關系，由式（9）和式（14）知，當很小時，和相差很小。由圖中可看出，當時，由于噪聲的影響，和相差很小，此時進行判斷將會導致判斷失誤。

4 結語

本文針對脈沖壓縮雷達易受移頻干擾的影響，提出了基于峰值比較的抗干擾方法，該方法分析了信號經分數階傅立葉變換輸出信號與脈壓輸出信號的位置關系，利用干擾信號經脈沖壓縮后輸出峰值隨移頻值變化，而經分數階傅立葉變換后輸出峰值與移頻值無關的特點，利用分數階傅立葉域中信號尖峰比值與脈壓輸出時域的尖峰比值差異，對干擾信號和目標回波信號進行有效辨識，仿真實驗驗證了抑制方法的有效性和可行性。

參考文獻

[1]王杰貴，張鵬程.對線性調頻脈沖壓縮雷達的多載波調制轉發干擾[J].電子與信息學報，2015，37（11）：2727-2734.

[2]葛青林，王瑩瑩，李靜.一種產生雷達多假目標的卷積調制法[J].現代防御技術，2012，40（1）：137-139.

[3]黃翀鵬，王劍，徐保國.線性調頻脈沖雷達轉發干擾研究[J].電子與信息學報，2013，35（12）：2874-2881.

[4]李圣衍，胡東，許森.針對LFM信號的移頻干擾應用研究[J].艦船電子對抗，2015，38（4）：5-7.

[5]張克舟，李青山，張恒.LFM 脈沖壓縮雷達的隨機移頻多假目標干擾技術研究[J].電光與控制，2014，21（8）：106-109.

[6]黃翀鵬，王劍，徐保國.線性調頻脈沖的移頻干擾性能研究[J].系統工程與電子技術，2013，35（5）：935-939.

[7]張柏林，呂亞昆，趙凱凱.基于FrFT的抗線性函數移頻干擾算法研究[J].航天電子對抗，2015，31（2）：35-38.

[8]陳蓉，汪一鳴.基于FRFT的LFM脈壓雷達移頻干擾辨識[J].雷達科學與技術，2013，11（2）：192-196.