一種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理和雷達(dá)電子對(duì)抗【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)一種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法和裝置，所述方法采用的裝置位于無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)上，包括：發(fā)射機(jī)、雙通道接收機(jī)、內(nèi)部處理器、環(huán)形器，所述內(nèi)部處理器通過(guò)電纜分別與發(fā)射機(jī)和雙通道接收機(jī)相連，雙通道接收機(jī)由水平極化接收機(jī)和垂直極化接收機(jī)組成，水平極化接收機(jī)通過(guò)電纜與水平極化天線相連，垂直極化接收機(jī)通過(guò)電纜與垂直極化天線相連。本發(fā)明能夠檢測(cè)和確定是否存在干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號(hào)；當(dāng)判斷受到干擾后，能夠識(shí)別出地形反彈產(chǎn)生的干擾信號(hào)。適用于多種依靠雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別、角跟蹤的裝置中，快速識(shí)別干擾信號(hào)的類型，提高系統(tǒng)的干擾識(shí)別能力，進(jìn)而有效的消除干擾。
【專利說(shuō)明】一種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理和雷達(dá)電子對(duì)抗【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種對(duì)地形反彈干 擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大部分無(wú)人飛行器普遍采用雷達(dá)，也稱為機(jī)載雷達(dá)，對(duì)空中或地面目標(biāo)進(jìn)行 探測(cè)。為了阻止無(wú)人飛行器的有效探測(cè)，防御方如飛機(jī)，會(huì)攜帶干擾機(jī)，施放噪聲壓制干擾 或欺騙干擾，使機(jī)載雷達(dá)產(chǎn)生錯(cuò)誤的角度、距離測(cè)量信息。為此，機(jī)載雷達(dá)普遍采用了跟蹤 干擾源（H0J)技術(shù)，該技術(shù)是將目標(biāo)發(fā)射的干擾信號(hào)作為信號(hào)源，被動(dòng)接收干擾信號(hào)，從而 實(shí)現(xiàn)無(wú)源被動(dòng)角度跟蹤與精確測(cè)量。根據(jù)雷達(dá)單脈沖雷達(dá)的角跟蹤原理，目標(biāo)的方向由天 線軸線的方向給出，而目標(biāo)方向與天線軸線方向的一致由伺服誤差電壓為零來(lái)保證。限制 測(cè)量精度的噪聲是指能引起伺服誤差電壓在零點(diǎn)作隨機(jī)起伏的噪聲。而干擾機(jī)產(chǎn)生的噪聲 干擾信號(hào)盡管也是隨機(jī)起伏的，但由于雷達(dá)天線饋源接收到的是同一噪聲樣本在同一時(shí)刻 輸出的信號(hào)，天線軸線方向與干擾機(jī)方向一致，使得雷達(dá)天線饋源接收到的噪聲信號(hào)的差 值就恒為零，由此產(chǎn)生的伺服誤差電壓也恒為零而無(wú)任何起伏，因而不會(huì)使天線發(fā)生偏轉(zhuǎn) 而導(dǎo)致測(cè)角誤差。因此，跟蹤干擾源技術(shù)能夠有效對(duì)付施放自衛(wèi)式干擾的飛機(jī)。
[0003] 為了保護(hù)飛機(jī)的安全，防御飛機(jī)的干擾機(jī)采取了新的技術(shù)措施，它將干擾信號(hào)照 射到地面，電磁干擾經(jīng)過(guò)地面的反射產(chǎn)生了 "地形反彈干擾"。地形反彈干擾和真實(shí)目標(biāo)回 波都能夠進(jìn)入機(jī)載雷達(dá)天線，但是所處的空間角度不同，使得雷達(dá)視場(chǎng)角內(nèi)存在兩個(gè)角跟 蹤信號(hào)，迫使雷達(dá)跟蹤的角度并非的實(shí)際目標(biāo)角度，形成角度欺騙的干擾效果。跟蹤干擾源 (H0J)無(wú)法識(shí)別地形反彈干擾，使得地形反彈干擾效果顯著，目前未見(jiàn)到報(bào)道有效的雷達(dá)電 子反干擾措施和裝置，能夠檢測(cè)和識(shí)別地形反彈干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法和裝置，是利用極化信息來(lái) 檢測(cè)識(shí)別地形反彈干擾的方法和裝置。通過(guò)比較接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的極化特征差異，檢 測(cè)和確定是否存在干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號(hào)；當(dāng)判斷受到干擾后，通過(guò)分析接收信號(hào)的極化 相位特性，識(shí)別出地形反彈產(chǎn)生的干擾信號(hào)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別裝置，位于無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)上，包括： 發(fā)射機(jī)、雙通道接收機(jī)、內(nèi)部處理器、環(huán)形器，所述內(nèi)部處理器通過(guò)電纜分別與發(fā)射機(jī)和雙 通道接收機(jī)相連，發(fā)射機(jī)和雙通道接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器相連；其中雙通道接收機(jī)由水平極化 接收機(jī)和垂直極化接收機(jī)組成，水平極化接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器與水平極化天線相連，垂直極 化接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器與垂直極化天線相連。
[0007] -種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別方法，位于無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)發(fā)射預(yù)定 極化方式的電磁信號(hào)，雙通道接收機(jī)通過(guò)水平極化接收機(jī)和垂直極化接收機(jī)接收兩路射頻 通道，以保證能夠同時(shí)接收垂直極化和水平極化信號(hào)，接收機(jī)接收到回波信號(hào)后，內(nèi)部處理 器對(duì)發(fā)射、接收信號(hào)的極化特征進(jìn)行比較分析；
[0008] 如果在極化上存在測(cè)定的差異，就能夠確定干擾的存在，進(jìn)一步分析回波信號(hào)的 極化相位特性，確定干擾信號(hào)是否為地形反彈干擾；其具體步驟如下：
[0009] 步驟一：發(fā)射預(yù)定極化信號(hào)
[0010] 無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)發(fā)射預(yù)定極化方式的電磁信號(hào)，以檢測(cè)期望的目標(biāo)；發(fā)射 的能量集中在目標(biāo)方向，極化方式為單一的水平極化或垂直極化；雷達(dá)內(nèi)部處理器確定并 記錄發(fā)射信號(hào)的極化特性；
[0011] 步驟二：接收回波信號(hào)
[0012] 當(dāng)目標(biāo)到達(dá)機(jī)載雷達(dá)的作用距離內(nèi)，雷達(dá)信號(hào)照射到目標(biāo)表面，產(chǎn)生雷達(dá)表面回 波，反射回雷達(dá)；同時(shí)，裝在目標(biāo)上的干擾機(jī)可能也在發(fā)射干擾信號(hào)，以干擾機(jī)載雷達(dá)對(duì)真 實(shí)回波信號(hào)方向的測(cè)量；機(jī)載雷達(dá)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(jī)，能夠同時(shí)接收回波信號(hào)的水平極化和垂直極化分量；接收機(jī)的主極化通道允許接收 與發(fā)射信號(hào)極化方式一致的回波信號(hào)，交叉極化通道接收與主極化通道相正交的信號(hào)；通 過(guò)采用的正交雙極化天線和雙通道接收機(jī)結(jié)構(gòu)，能夠使雷達(dá)系統(tǒng)接收任意極化狀態(tài)信號(hào)；
[0013] 步驟三：判定是否存在干擾信號(hào)
[0014] 機(jī)載雷達(dá)中的內(nèi)部處理器分析接收機(jī)通道接收到信號(hào)的極化方式，并與發(fā)射信號(hào) 的極化方式相比較，以確定接收信號(hào)的極化與發(fā)射信號(hào)的極化是否一致；
[0015] 目標(biāo)和發(fā)射信號(hào)構(gòu)成了散射機(jī)理，并形成回波信號(hào)，因此期望目標(biāo)的表面回波保 留了發(fā)射信號(hào)的極化特征，即使雷達(dá)緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)在常規(guī)無(wú)人飛行器內(nèi)，由于無(wú)人飛行器的 飛行運(yùn)動(dòng)屬于平動(dòng)，本身不進(jìn)行自旋，相對(duì)于雷達(dá)波速（即光速），無(wú)人飛行器的橫滾角變 化忽略不計(jì)，因此大部分目標(biāo)回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的極化方式基本相同；
[0016] 當(dāng)交叉極化通道接收到可測(cè)的交叉極化回波信號(hào)，內(nèi)部處理器認(rèn)為接收信號(hào)與發(fā) 射信號(hào)的極化方式不同，判定存在干擾信號(hào)；
[0017] 步驟四：判定干擾信號(hào)是否為地形反彈干擾
[0018] 當(dāng)內(nèi)部處理器發(fā)現(xiàn)干擾存在，就進(jìn)一步分析信號(hào)的極化相位特性，來(lái)識(shí)別地形反 彈干擾；
[0019] 干擾機(jī)發(fā)射信號(hào)照射到地面上，并發(fā)生反彈，產(chǎn)生地形反彈干擾；發(fā)射的干擾信號(hào) 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(hào)都將被 去極化，因此地形反彈信號(hào)的極化相位差通常是隨機(jī)的；通過(guò)分析接收信號(hào)的極化相位差 是否滿足隨機(jī)特性，機(jī)載雷達(dá)能夠確定接收到的是直達(dá)干擾，還是地形反彈干擾；
[0020] 對(duì)于直達(dá)干擾信號(hào)，主極化Si和交叉極化回波S2分別如式（1)所示：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別裝置，其特征是：位于無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá) 上，包括：發(fā)射機(jī)、雙通道接收機(jī)、內(nèi)部處理器、環(huán)形器，所述內(nèi)部處理器通過(guò)電纜分別與發(fā) 射機(jī)和雙通道接收機(jī)相連，發(fā)射機(jī)和雙通道接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器相連；其中雙通道接收機(jī)由 水平極化接收機(jī)和垂直極化接收機(jī)組成，水平極化接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器與水平極化天線相 連，垂直極化接收機(jī)通過(guò)環(huán)形器與垂直極化天線相連。
2. -種如權(quán)利要求1所述對(duì)地形反彈干擾的極化檢測(cè)識(shí)別裝置的檢測(cè)識(shí)別方法，其 特征是：位于無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)發(fā)射預(yù)定極化方式的電磁信號(hào)，雙通道接收機(jī)通過(guò)水 平極化接收機(jī)和垂直極化接收機(jī)接收兩路射頻通道，以保證能夠同時(shí)接收垂直極化和水平 極化信號(hào)，接收機(jī)接收到回波信號(hào)后，內(nèi)部處理器對(duì)發(fā)射、接收信號(hào)的極化特征進(jìn)行比較分 析； 如果在極化上存在測(cè)定的差異，就能夠確定干擾的存在，進(jìn)一步分析回波信號(hào)的極化 相位特性，確定干擾信號(hào)是否為地形反彈干擾；其具體步驟如下： 步驟一：發(fā)射預(yù)定極化信號(hào) 無(wú)人飛行器的機(jī)載雷達(dá)發(fā)射預(yù)定極化方式的電磁信號(hào)，以檢測(cè)期望的目標(biāo)；發(fā)射的能 量集中在目標(biāo)方向，極化方式為單一的水平極化或垂直極化；雷達(dá)內(nèi)部處理器確定并記錄 發(fā)射信號(hào)的極化特性； 步驟二：接收回波信號(hào) 當(dāng)目標(biāo)到達(dá)機(jī)載雷達(dá)的作用距離內(nèi)，雷達(dá)信號(hào)照射到目標(biāo)表面，產(chǎn)生雷達(dá)表面回波，反 射回雷達(dá)；同時(shí)，裝在目標(biāo)上的干擾機(jī)可能也在發(fā)射干擾信號(hào)，以干擾機(jī)載雷達(dá)對(duì)真實(shí)回波 信號(hào)方向的測(cè)量；機(jī)載雷達(dá)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(jī)，能 夠同時(shí)接收回波信號(hào)的水平極化和垂直極化分量；接收機(jī)的主極化通道允許接收與發(fā)射信 號(hào)極化方式一致的回波信號(hào)，交叉極化通道接收與主極化通道相正交的信號(hào)；通過(guò)采用的 正交雙極化天線和雙通道接收機(jī)結(jié)構(gòu)，能夠使雷達(dá)系統(tǒng)接收任意極化狀態(tài)信號(hào)； 步驟三：判定是否存在干擾信號(hào) 機(jī)載雷達(dá)中的內(nèi)部處理器分析接收機(jī)通道接收到信號(hào)的極化方式，并與發(fā)射信號(hào)的極 化方式相比較，以確定接收信號(hào)的極化與發(fā)射信號(hào)的極化是否一致； 目標(biāo)和發(fā)射信號(hào)構(gòu)成了散射機(jī)理，并形成回波信號(hào)，因此期望目標(biāo)的表面回波保留了 發(fā)射信號(hào)的極化特征，即使雷達(dá)緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)在常規(guī)無(wú)人飛行器內(nèi)，由于無(wú)人飛行器的飛行 運(yùn)動(dòng)屬于平動(dòng)，本身不進(jìn)行自旋，相對(duì)于雷達(dá)波速（即光速），無(wú)人飛行器的橫滾角變化忽 略不計(jì)，因此大部分目標(biāo)回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的極化方式基本相同； 當(dāng)交叉極化通道接收到可測(cè)的交叉極化回波信號(hào)，內(nèi)部處理器認(rèn)為接收信號(hào)與發(fā)射信 號(hào)的極化方式不同，判定存在干擾信號(hào)； 步驟四：判定干擾信號(hào)是否為地形反彈干擾 當(dāng)內(nèi)部處理器發(fā)現(xiàn)干擾存在，就進(jìn)一步分析信號(hào)的極化相位特性，來(lái)識(shí)別地形反彈干 擾； 干擾機(jī)發(fā)射信號(hào)照射到地面上，并發(fā)生反彈，產(chǎn)生地形反彈干擾；發(fā)射的干擾信號(hào)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(hào)都將被去極 化，因此地形反彈信號(hào)的極化相位差通常是隨機(jī)的；通過(guò)分析接收信號(hào)的極化相位差是否 滿足隨機(jī)特性，機(jī)載雷達(dá)能夠確定接收到的是直達(dá)干擾，還是地形反彈干擾； 對(duì)于直達(dá)干擾信號(hào)，主極化Si和交叉極化回波S2分別如式（1)所示：
⑴其中，Ex、Ey分別是干擾 機(jī)發(fā)射干擾信號(hào)的水平極化分量和垂直極化分量叫、％是兩個(gè)分量的熱噪聲分量；Θ是無(wú) 人飛行器的橫滾角，當(dāng)Θ =0時(shí)，天線照射方向與機(jī)載雷達(dá)天線發(fā)射極化方向一致；一般而 言，Ex、Ey是同相的線極化信號(hào)，不考慮熱噪聲的影響，Sp S2也應(yīng)是同相的； 直達(dá)干擾信號(hào)和目標(biāo)所在的角度位置相同，通過(guò)HOJ技術(shù)就能夠完成對(duì)干擾的跟蹤， 因此直達(dá)干擾信號(hào)的角度測(cè)量即為目標(biāo)所在方向，因此不需要進(jìn)行干擾識(shí)別，按照常規(guī)的 HOJ處理和角度跟蹤處理即可； 對(duì)于地形反彈干擾信號(hào)，主極化和交叉極化回波如式（2)所示：
(2) 式中，Cyy、Cyx、cxy、cxx為地形雜波反射系數(shù)，系數(shù)下標(biāo)的第一個(gè)字母代表發(fā)射極化，第二 個(gè)字母代表接收極化，在滿足互易性條件下：cyx = cxy ; 干擾信號(hào)回波的幅度、相位與地形特性有關(guān)，同時(shí)，地形反彈干擾信號(hào)主極化和交叉極 化分量間的相位差是隨機(jī)的，而直達(dá)干擾信號(hào)的極化相位差是確定的； 機(jī)載雷達(dá)將主極化和交叉極化兩個(gè)接收通道的回波信號(hào)分成多個(gè)距離單元，每個(gè)距離 單元相當(dāng)于一個(gè)特殊的時(shí)間窗，代表目標(biāo)的距離；內(nèi)部處理器根據(jù)兩個(gè)極化通道內(nèi)每個(gè)距 離單元的輸出的相位值，計(jì)算相位差；然后通過(guò)循環(huán)，計(jì)算出所有距離單元上的相位差均值 和標(biāo)準(zhǔn)差； 如果相位差均值接近0°，且標(biāo)準(zhǔn)差很小，內(nèi)部處理器判定干擾信號(hào)為直達(dá)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(biāo)準(zhǔn)差很小，內(nèi)部處理器判定干擾信號(hào)為直達(dá)干 擾，極化方式為圓極化；如果標(biāo)準(zhǔn)差很大，達(dá)到了直達(dá)干擾的2到3倍甚至以上，內(nèi)部處理器 就判定接收到的干擾信號(hào)為地形反彈干擾。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK104215938SQ201410519352
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】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(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63892部隊(duì)