[發明專利]一種對地形反彈干擾的極化檢測識別方法和裝置

有效

• 申請號: 201410519352.8
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104215938B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 戴幻堯;張楊;劉勇;莫翠瓊;黃振宇;申磊;崔建嶺;王建路;牛鳳梁;趙琳鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63892部隊
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S7/41
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

1.一種對地形反彈干擾的極化檢測識別裝置，其特征是：位于無人飛行器的機載雷達上，包括：發射機、雙通道接收機、內部處理器、環形器，所述內部處理器通過電纜分別與發射機和雙通道接收機相連，發射機和雙通道接收機通過環形器相連；其中雙通道接收機由水平極化接收機和垂直極化接收機組成，水平極化接收機通過環形器與水平極化天線相連，垂直極化接收機通過環形器與垂直極化天線相連。

2.一種如權利要求1所述對地形反彈干擾的極化檢測識別裝置的檢測識別方法，其特征是：位于無人飛行器的機載雷達發射預定極化方式的電磁信號，雙通道接收機通過水平極化接收機和垂直極化接收機接收兩路射頻通道，以保證能夠同時接收垂直極化和水平極化信號，接收機接收到回波信號后，內部處理器對發射、接收信號的極化特征進行比較分析；

如果在極化上存在測定的差異，就能夠確定干擾的存在，進一步分析回波信號的極化相位特性，確定干擾信號是否為地形反彈干擾；其具體步驟如下：

步驟一：發射預定極化信號

無人飛行器的機載雷達發射預定極化方式的電磁信號，以檢測期望的目標；發射的能量集中在目標方向，極化方式為單一的水平極化或垂直極化；雷達內部處理器確定并記錄發射信號的極化特性；

步驟二：接收回波信號

當目標到達機載雷達的作用距離內，雷達信號照射到目標表面，產生雷達表面回波，反射回雷達；同時，裝在目標上的干擾機可能也在發射干擾信號，以干擾機載雷達對真實回波信號方向的測量；機載雷達具備正交的水平極化天線、垂直極化天線以及雙通道接收機，能夠同時接收回波信號的水平極化和垂直極化分量；接收機的主極化通道允許接收與發射信號極化方式一致的回波信號，交叉極化通道接收與主極化通道相正交的信號；通過采用的正交雙極化天線和雙通道接收機結構，能夠使雷達系統接收任意極化狀態信號；

步驟三：判定是否存在干擾信號

機載雷達中的內部處理器分析接收機通道接收到信號的極化方式，并與發射信號的極化方式相比較，以確定接收信號的極化與發射信號的極化是否一致；

目標和發射信號構成了散射機理，并形成回波信號，因此期望目標的表面回波保留了發射信號的極化特征，即使雷達緩慢旋轉，當在常規無人飛行器內，由于無人飛行器的飛行運動屬于平動，本身不進行自旋，相對于雷達波速(即光速)，無人飛行器的橫滾角變化忽略不計，因此大部分目標回波信號與發射信號的極化方式基本相同；

當交叉極化通道接收到可測的交叉極化回波信號，內部處理器認為接收信號與發射信號的極化方式不同，判定存在干擾信號；

步驟四：判定干擾信號是否為地形反彈干擾

當內部處理器發現干擾存在，就進一步分析信號的極化相位特性，來識別地形反彈干擾；

干擾機發射信號照射到地面上，并發生反彈，產生地形反彈干擾；發射的干擾信號最初為任何極化方式；由于地面是粗糙表面的組合，使得照射到地面上的任何信號都將被去極化，因此地形反彈信號的極化相位差通常是隨機的；通過分析接收信號的極化相位差是否滿足隨機特性，機載雷達能夠確定接收到的是直達干擾，還是地形反彈干擾；

對于直達干擾信號，主極化S₁和交叉極化回波S₂分別如式(1)所示：

S1S2=cosθsinθ-sinθcosθEyEx+n1n2---(1)]]>其中，E_x、E_y分別是干擾機發射干擾信號的水平極化分量和垂直極化分量；n₁、n₂是兩個分量的熱噪聲分量；θ是無人飛行器的橫滾角，當θ＝0時，天線照射方向與機載雷達天線發射極化方向一致；一般而言，E_x、E_y是同相的線極化信號，不考慮熱噪聲的影響，S₁、S₂也應是同相的；

直達干擾信號和目標所在的角度位置相同，通過HOJ技術就能夠完成對干擾的跟蹤，因此直達干擾信號的角度測量即為目標所在方向，因此不需要進行干擾識別，按照常規的HOJ處理和角度跟蹤處理即可；

對于地形反彈干擾信號，主極化和交叉極化回波如式(2)所示：

S1cS2c=cosθsinθ-sinθcosθcyycyxcxycxxEyEx+n1n2---(2)]]>

式中，c_yy、c_yx、c_xy、c_xx為地形雜波反射系數，系數下標的第一個字母代表發射極化，第二個字母代表接收極化，在滿足互易性條件下：c_yx＝c_xy；

干擾信號回波的幅度、相位與地形特性有關，同時，地形反彈干擾信號主極化和交叉極化分量間的相位差是隨機的，而直達干擾信號的極化相位差是確定的；

機載雷達將主極化和交叉極化兩個接收通道的回波信號分成多個距離單元，每個距離單元相當于一個特殊的時間窗，代表目標的距離；內部處理器根據兩個極化通道內每個距離單元的輸出的相位值，計算相位差；然后通過循環，計算出所有距離單元上的相位差均值和標準差；

如果相位差均值接近0°，且標準差很小，內部處理器判定干擾信號為直達干擾，極化方式為線極化；

如果極化相位差的均值接近90°，且標準差很小，內部處理器判定干擾信號為直達干擾，極化方式為圓極化；如果標準差很大，達到了直達干擾的2到3倍甚至以上，內部處理器就判定接收到的干擾信號為地形反彈干擾。