基于DSP的变周期雷达信号算法研究文献综述

 2022-11-22 05:11

引言

当今世界之间军事,政治之间的对抗根本上是科技的对抗,而军事科技又是重中之重,在各国远距离打击能力日益加强,各种隐身战机逐渐投入实战的现在,雷达技术已经站在了十分重要的地位上。为了推动国防科技的发展,研究更好的雷达对于导弹进攻还是防守都有着重要的作用。本文主要介绍了当今雷达对抗的现状,以及对于抗干扰雷达的思考。

正文

随着科技的进步,雷达被广泛运用于战争中。现代战争是复杂电磁环境下的战争,因此雷达的干扰与反侦察成为研究的重点[1]

雷达的工作原理是对目标发射一串电磁波,电磁波在遇到目标后一部分会被反射回来。根据反射回来的电磁波我们可以从回波的特征中提取出目标的距离速度等信息[2]。提取目标速度距离的具体实现方式是,根据脉冲发射时至回波的距离门判断目标所在距离。脉冲雷达脉冲的载频由于目标运动而会产生多普勒频率偏移,可以从回波中提取出来,这样就能得到回波的速度信息。

脉冲雷达具有探测距离更远,抗干扰强的优点。而多普勒雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的全相参体制的雷达,具有分辨目标速度的能力[3]。本文使用脉冲多普勒雷达作为改造的对象。常见的脉冲雷达系统组成如下:雷达发射机通过开关控制收发电磁波,在接收到回波后对回波进行滤波,混频和放大等处理然后将其发送至A/D变换模块。系统中的A/D采样装置对信号采样,同时完成对中频信号的下变频处理。由于回波中不仅仅有目标反射的电磁波,还存在干扰信号和杂波等干扰,所以在信号处理时还要进行脉冲压缩等抗噪声处理,从接收端提取出真实的信号,最后将处理结果上传到显示平台并提取目标相关信息[4]

考虑到在当下流行的所有的干扰信号的方法中,DRFM是一种常规且有效的干扰方式。数字射频存储器(DRFM)能够存储射频信号,在截获雷达发射波形后,在干扰阶段通过不同的调制方式对信号进行调制并且转发出去实现欺骗干扰[5]。为了增加脉冲多普勒雷达的安全性,对抗DRFM等干扰方式,本文选择文献[6]提到的变周期的方法改变脉冲雷达的周期。

所谓变周期,一种可行的方案是在一组周期脉冲串信号的脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval, PRI)上叠加一个随机扰动,形成随机脉冲重复间隔(Random Pulse Repetition Interval, RPRI)雷达[7,8]。其实就是在原来固有周期的基础上叠加一个随周期改变的随机变量,这样事先对回波进行调制,使得回波在不知道随机变量分布的情况下显得“杂乱”一些,大大降低了被发现的可能。同时由于随机变量,相对于周期脉冲在每个周期目标的距离门都有所变动,但是目标相对于回波的距离门之差是一定的,可以一定程度上解决距离模糊的问题。而在测量目标速度方面,由于随机周期导致同一距离门上有一个随机相位,使得普通的相参方式做FFT不管用,因此要对其做相位补偿。考虑到便捷性使用插值的方法来获得非脉冲部分的值。

在实验中首先要用MATLAB产生回波信号。变周期脉冲雷达信号需要在正常的周期上叠加一个随机变量,由于计算机中没有严格的连续信号,信号都是以离散的点存在的,因此变周期就体现在脉冲出现的间隔的点数是随机的。可以使用随机数控制先产生随机周期的发射波形,然后进行延时和附加频率处理,得到带有距离和多普勒频率的回波信号。

在得到回波信号后分别在MATLAB和DSP上进行处理。具体的回波处理方法是,首先是对回波信号做匹配滤波处理。匹配滤波作为1943年North提出的理论,对于提高雷达信号的检测能力有着里程碑式的作用[9]。经由匹配滤波处理后的回波信噪比有了一定的提高,之后再对滤波后的信号进行插值处理。插值是离散函数逼近的重要方法,利用它可通过函数在有限个点处的取值状况,估算出函数在其他点处的近似值。插值算法有许多种,拉格朗日插值,牛顿插值,分段线性插值等都是常用的手法。考虑到信号相位的变化是相对平缓的,由文献[10]可以得知用sinc函数进行插值的效果是非常好的。

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