[發明專利]針對脈沖體制強輻射源干擾的FMCW雷達干擾抑制方法

在審

• 申請號: 202110715070.5
• 申請日: 2021-06-26
• 公開（公告）號: CN113552542A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 肖澤龍;李凡奇;胡泰洋;薛文;吳禮;徐達
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種針對脈沖體制強輻射源干擾的FMCW雷達干擾抑制方法，目標回波信號與干擾信號的混合信號與本振信號進行混頻，通過低通濾波后得到混入干擾的中頻信號；將采樣到的中頻信號進行短時傅里葉變換得到時頻譜，在時頻譜上進行頻率軸方向上的Sobel算子卷積，然后將卷積后的結果在頻率軸上進行求和積累，得到的結果即是抑制干擾后的結果。本發明分析典型脈沖體制強輻射源干擾在中頻的干擾形式，根據干擾與回波信號在時頻域上的差異進而使用短時傅里葉變換將信號從時域轉換為時頻域，并在時頻域上進行卷積濾波去除干擾；本方法能夠在較高的干信比下濾除干擾，得到濾除干擾的頻譜信息。

技術領域

本發明涉及近程探測抗干擾技術，具體涉及一種針對脈沖體制強輻射源干擾的FMCW雷達干擾抑制方法。

背景技術

調頻連續波FMCW體制以其能夠同時測距測速，成本較低，原理簡單，無探測距離盲區等優點，在高度表、近炸引信等領域中獲得廣泛的應用。但是近些年來，電子對抗發展迅速，各種干擾手段層出不窮。強輻射源雷達多采用脈沖體制，當強輻射源產生的脈沖干擾的功率超過一定限度時，將會影響FMCW雷達的正常工作，對FMCW雷達造成嚴重干擾。

目前抗干擾方式大致分為兩種，一種通過改變雷達發射的信號參數，在回波接收階段就去除干擾信號，例如脈沖重復捷變、極化捷變等等；發明專利CN110109075公開了一種基于白化濾波的捷變頻雷達抗干擾方法，其實現步驟為：(1)針對密集假目標干擾，計算接收回波矩陣的協方差矩陣，并對其進行廣義特征值分解；(2)利用分解后所有特征值中大于特征值門限的所有特征值和對應的特征向量構建白化矩陣；(3)對接收回波進行白化濾波。由于脈沖體制的強輻射源干擾功率大，產生的泄露干擾通常會覆蓋很大帶寬，所以此類抗干擾方式對于脈沖體制強輻射源干擾的抑制作用有限。

另一種則是在信號處理階段通過干擾信號與回波信號在各個變換域上的差異進行識別與抑制。發明專利CN 111796242 A公開了一種基于功率特征值提取的改進塊稀疏貝葉斯抗干擾方法，其實現步驟為：(1)采集雷達中頻回波數據構造稀疏恢復感知原理系統模型；(2)初始化感知矩陣相關參數、分塊矩陣元素大小、設置學習速率和最大迭代次數大小；(3)構造系統優化代價函數，利用初始信息和雷達回波矩陣信息對改進后的塊稀疏貝葉斯架構下的期望最大化算法相關參數進行估計；(4)根據設定門限判斷是否是干擾信號的特征功率，如果超過門限進行干擾信號和雷達有用回波信號的恢復子字典的建立；(5)利用子字典信息對干擾信號和回波信號進行重構，恢復原始雷達有用回波信號。該方法存在的不足之處是，在算法處理的過程中嚴重依賴于功率特征值門限，若功率特征值門限選取不恰當，干擾不能被有效地抑制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對脈沖強輻射源干擾的FMCW雷達干擾抑制方法，可以在有強輻射源脈沖干擾的情況下，提取出有效干擾特征并以此進行干擾濾除，使FMCW雷達正常工作。

實現本發明目的的技術解決方案是：一種針對脈沖強輻射源干擾的FMCW雷達干擾抑制方法，包括：

接收機將具有干擾的回波信號與本振信號混頻，通過低通濾波器得到包含干擾信號和目標回波信號的中頻信號；

將低通濾波器之后的中頻信號進行短時傅里葉變換，將信號從離散時域變換成時頻譜；

在時頻譜上進行頻率軸方向上的Sobel算子卷積，然后將卷積后的結果在頻率軸上進行求和積累，得到的結果即是抑制干擾后的結果。

進一步的，接收機將回波信號加常規脈沖串干擾與本振信號進行混頻后得到包含干擾的中頻信號的信號模型下：

其中，Δτ為干擾傳輸時延，τ是脈沖寬度，k為參考LFM信號調頻斜率，f₀、f₁分別為發射LFM的載頻和常規脈沖串的載頻，每段LFM信號的帶寬為kτ，個數T_sp、T_s分別為LFM信號單一上下掃頻周期和脈沖重復周期。