频率捷变波形联合时频滤波器抗间歇采样转发干扰

干扰机在一个脉冲内精确复制、快速转发形成间歇采样转发干扰(interrupted-sampling repeater jamming, ISRJ),严重影响雷达工作性能。针对这一问题，从波形设计和滤波两个角度出发，提出一种频率捷变波形联合时频滤波器对抗间歇采样转发干扰的方法。首先，将常规线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号划分为若干子段并随机重排，构建脉内频率捷变波形；然后，对回波信号进行时频分析得到时域投影分量，并利用大津(OTSU)算法计算最佳分割阈值，提取未被干扰的信号段；最后，通过卷积运算构建滤波器对脉压输出进行带通滤波，保留真实目标，实现干扰抑制。仿真结果表明，所提方法能够在干扰功率较大、信噪比低的情况下有效对抗间歇采样转发干扰，极大地提升了雷达抗干扰性能。     

双曲调频波形抑制间歇采样转发干扰效果分析

双曲调频(hyperbolic frequency modulated, HFM)波形具有多普勒不变性, 在宽带雷达对高速目标的成像中具有重要价值。而间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming, ISRJ)作为一种常见的有源干扰, 利用了脉冲压缩雷达的相干特性, 实现了多假目标干扰的效果, 对采用线性调频波形的雷达探测有着极大影响。该文基于对HFM波形和ISRJ的模型分析, 推导出HFM波形参数与ISRJ的效果之间的相关关系; 并经分析表明: HFM波形不仅具有良好的多普勒不变性, 而且较线性调频波形对ISRJ有更好的抑制效果。该结论可为HFM波形抗干扰设计提供理论依据, 数值仿真验证了结论的有效性。     

基于压缩感知信号重构的间歇采样转发干扰对抗方法

间歇采样转发干扰是一种针对大时宽带宽线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号的新型相干干扰样式,通过不同的参数设置可以形成逼真多假目标以及具有压制效果的密集假目标干扰。根据间歇采样转发干扰“存储转发存储转发”的干扰特点,给出了能量函数的定义,并根据目标回波信号和干扰信号能量函数的特征差异,提出了一种提取未受干扰影响的目标回波信号数据的方法;然后将其看作目标回波信号的压缩数据,利用其与解线调处理后的目标回波信号稀疏频域之间的线性关系,构建了压缩感知最小问题求解模型;最后,利用正交匹配追踪算法重构了目标回波信号,实现了对间歇采样转发干扰的抑制。蒙特卡罗仿真结果表明:通过设置合适的阈值,所提方法可以获得较好的干扰抑制性能和较高的抗干扰成功概率,并且不仅适用于中带LFM匹配滤波体制雷达,而且适应于宽带LFM去斜体制雷达。     

基于脉内正交的抗间歇采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰是一种先进的有源相干干扰技术,主要利用欠采样和收发分时技术实现脉内假目标群干扰,现有雷达抗干扰手段尚无法实施有效对抗。在深入研究间歇采样转发干扰原理的基础上,针对其多普勒频移干扰的特点,设计了一种脉内正交的线性调频相位编码波形,该波形不仅能够在无干扰条件下进行正常检测目标,具有一定的多普勒不敏感和低副瓣特性;而且能针对间歇采样转发干扰,拆分成不同的子信号,利用其相应匹配滤波器对该干扰进行有效侦察识别、干扰对抗。仿真结果证明了基于脉内正交波形抗间歇采样转发干扰方法的有效性。     

SAR多普勒移频间歇采样转发干扰方法

针对波形捷变合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)提出一种新的干扰方法:多普勒移频间歇采样转发干扰。首先依据调频斜率捷变SAR信号方位向时延和多普勒移频的耦合特性,提出SAR多普勒移频干扰方法,在此基础上,为产生方位向位置精确可控的多假目标,结合方位向间歇采样转发干扰技术,研究了SAR多普勒移频间歇采样转发干扰机理,并对干扰效果及影响因素进行了详细分析。为同时形成距离向超前和滞后的假目标,建立了干扰应用模型,给出了各阶假目标能量补偿系数及多组假目标产生方法,可同时满足重点目标和重要区域的防护需求。理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性、有效性。     

基于分数阶字典的间歇采样转发干扰自适应抑制算法

间歇采样转发干扰是一种对现有体制雷达具备高度威胁的新型干扰,典型样式包括间歇采样直接转发干扰、间歇采样重复转发干扰和间歇采样循环转发干扰。干扰信号与真实回波时频域、分数阶域混叠,常规信号处理方法难以做到有效分离。针对该问题,分析了3种干扰样式时域、最优分数阶域特征,构造了两种分数阶正交字典,即分数阶大字典和分数阶联合字典,区分弱干扰背景回波信号和强干扰背景回波信号,采取不同的干扰抑制方法,从而构建了基于分数阶字典的间歇采样转发干扰自适应抑制算法。仿真结果表明,所提算法适用强弱干扰背景,弱干扰背景下恢复信号与真实回波相似度更高,强干扰背景下恢复信号信噪比(signal to noise ratio, SNR)损失更低。     

低多普勒敏感的抗间歇采样转发干扰波形设计方法

针对间歇采样转发干扰，研究了脉内正交的工作波形和保护波形设计方法抑制干扰，考虑到设计波形的多普勒敏感性，以低多普勒敏感约束和互相关函数加权和最小为目标函数、波形恒模为约束条件建立优化问题。由于该问题包含非凸四阶目标函数和非凸约束，难以得到闭式解，因此设计了一种基于循环算法的方法进行求解。最后，通过仿真实验和已有波形进行对比，验证了所设计波形具有较低多普勒敏感性，同时能够有效对抗间歇采样转发干扰。     

对调频斜率极性捷变SAR间歇采样转发

研究了间歇采样转发干扰对调频斜率极性捷变合成孔径雷达（chirp rate polarity jittered synthetic aperture radar, CRPJ SAR）的干扰效果。建立了CRPJ SAR间歇采样转发干扰信号模型,通过推导得到干扰的成像输出以及假目标位置和幅度的解析计算公式。结果表明间歇采样转发干扰不仅能够在距离向形成等间隔分布的多阶假目标,而且当假目标阶数不为零时,在同一距离向存在3个沿方位向等间隔分布的假目标。仿真验证了理论分析的正确性。     

捷变频雷达联合脉内频率编码抗间歇采样干扰

间歇采样转发干扰通过对雷达信号进行部分采样并迅速转发, 在当前脉冲重复周期内, 产生相干假目标串, 使得基于传统频率捷变雷达的目标检测面临严峻挑战。因此, 在频率捷变技术基础上提出一种捷变频雷达联合脉内频率编码的抗间歇采样干扰方法。针对间歇采样干扰时域不连续的特点, 通过脉内频率编码-脉间频率捷变实现子脉冲间的相互掩护。脉冲压缩后, 首先利用最大类间方差法(Otsu)自适应计算阈值并抑制干扰, 然后通过二维稀疏重构方法实现目标检测。理论分析和仿真实验证明所提方法可以有效对抗间歇采样干扰。     

基于脉内步进LFM波形的抗间歇采样转发干扰方法

间歇采样噪声调制转发式的灵巧噪声干扰向来是雷达干扰对抗的难点。在深入研究间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)的基础上,针对ISRJ时域不连续采样的特点,提出一种基于脉内步进线性调频(linear frequency modulation, LFM)波形的抗ISRJ方法。该方法利用脉内步进LFM子脉冲之间的正交性互相掩护,子脉冲间频率步进使得干扰采样段经调制后仍无法干扰相邻子脉冲,从而可以有效提取干扰机没有采样的信号段,在对抗高占空比的重复转发干扰时优势明显。仿真条件下,干扰采样与发射波形分段非同步时,窄子脉冲较宽子脉冲输出信干噪比提高约3.1 dB。     

抗间歇采样转发干扰的认知恒模波形设计方法

间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming, ISRJ)是一种相干干扰, 对雷达信号的干扰效果表现为欺骗性。针对ISRJ匹配滤波后形成的高栅瓣问题, 研究了低集成旁瓣电平(integrated sidelobe level, ISL)的波形设计方法。考虑到雷达发射信号的恒模约束, 以最小化ISL为目标函数建立优化问题, 由于该问题包含非凸四阶目标函数和非凸约束, 难以得到闭式解, 因此设计了一种加速优化极小化(majorization-minimization, MM)方法进行求解。最后, 通过仿真实验和已有算法进行对比, 验证了所设计的波形能降低干扰栅瓣, 有效对抗ISRJ。     

多种转发干扰下的脉内脉间波形综合优化设计

复杂电磁场景中多种转发干扰并存, 严重影响了雷达的探测效果, 而传统的波形设计方法多针对一种特定的干扰样式进行分析, 面对多种干扰时对抗效果有限。针对此问题, 对脉内线性调频相位编码脉间频率捷变波形进行了综合优化设计。首先, 在分析脉内脉间多种转发式干扰样式的基础上, 兼顾转发干扰与波形本身特性进行代价函数设计。之后, 利用遗传模拟退火算法优化波形参数, 具有良好的抗干扰效果。最终, 数值仿真实验验证了所设计波形的有效性。     

基于多观测向量块稀疏的MIMO雷达非理想正交波形成像

基于稀疏恢复的多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达波形分离方法,能够代替匹配滤波,提高MIMO雷达非理想正交波形分离效果,对目标高分辨成像。但由于目标像稀疏性较弱,多观测向量(multiple measurement vector, MMV)稀疏恢复算法的效果有限。通过调整感知矩阵发掘目标像的块稀疏性,提出了一种基于块稀疏的MMV稀疏重构算法来提高成像质量。首先采用改进的复合三角函数(improved composite trigonometric function, ICTF)作为平滑函数近似l₀范数,然后将其扩展到基于块稀疏的MMV模型,最后通过自适应调整正则化参数提升算法稳健性。通过实验验证了该算法在不同稀疏度、不同信噪比下的重构性能,仿真分析了其应用于MIMO雷达对多散射点目标模型的成像效果。仿真结果表明,所提算法能够更好地提高成像质量。     

基于多观测向量块稀疏的MIMO雷达非理想正交波形成像

基于稀疏恢复的多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达波形分离方法,能够代替匹配滤波,提高MIMO雷达非理想正交波形分离效果,对目标高分辨成像。但由于目标像稀疏性较弱,多观测向量(multiple measurement vector, MMV)稀疏恢复算法的效果有限。通过调整感知矩阵发掘目标像的块稀疏性,提出了一种基于块稀疏的MMV稀疏重构算法来提高成像质量。首先采用改进的复合三角函数(improved composite trigonometric function, ICTF)作为平滑函数近似l₀范数,然后将其扩展到基于块稀疏的MMV模型,最后通过自适应调整正则化参数提升算法稳健性。通过实验验证了该算法在不同稀疏度、不同信噪比下的重构性能,仿真分析了其应用于MIMO雷达对多散射点目标模型的成像效果。仿真结果表明,所提算法能够更好地提高成像质量。     

基于FDA-MIMO雷达的主瓣SMSP干扰空时域联合抑制方法

主瓣干扰由于与真实目标位于同一个雷达波束宽度, 不仅会严重降低雷达对真实目标的检测与跟踪性能, 更难以在波束层面上受到抑制。来自主瓣的频谱弥散(smeared spectrum, SMSP)干扰可以在时频域对目标信号进行遮盖, 更可在空域上形成多个具有欺骗效果的假目标。针对此问题, 提出一种基于频控阵-多输入多输出雷达的空时域联合抑制方法, 利用盲源分离算法将目标与干扰分离在不同通道, 在获得目标距离信息后进行距离- 角度联合波束形成, 以提高输入信干噪比。该方法可以在不具有目标的距离先验信息条件下有效抑制主瓣SMSP干扰, 因此具有很好的适用性, 仿真实验验证了所提方法的有效性。     

FDA-MIMO雷达主瓣距离欺骗式干扰抑制方法

主瓣欺骗式干扰降低了对真实目标的估计精度与跟踪准确性,对传统雷达提出了挑战。针对此问题,基于频率分集阵(frequency diverse array, FDA)-多输入多输出(multiple input and multiple output,MIMO)雷达,提出了一种抑制主瓣距离欺骗式干扰的方法。假目标产生器通过对截获的雷达信号进行延迟转发,导致真、假目标的时延(距离)差异,由此可形成具有不同发射频率的假目标。据此,首先利用频率分集阵雷达的距离维自由度在联合发射-接收维对真、假目标进行区分,其次设计了距离-角度二维自适应匹配滤波器,所有假目标由于距离维的失配而被抑制。该方法有效地解决了主瓣距离欺骗式干扰抑制的问题,提升了雷达在复杂电磁环境的抗干扰性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于稀疏分解的雷达信号抗噪声干扰方法研究

针对雷达在强噪声干扰下难以提取回波信号特征的问题,提出利用稀疏分解方法和基追踪去噪(basis pursuit denoising, BPDN）算法实现抗噪声干扰。该方法构造一组线性调频时移信号作为过完备库,对线性调频雷达回波信号进行稀疏分解,滤除噪声干扰;根据稀疏系数与雷达目标距离之间的关系,提取目标的距离信息。实验结果表明了该方法在雷达信号抗干扰和目标距离信息提取方面的有效性。