基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及雷达抗欺骗干扰技术领域，特别是涉及一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法、装置和计算机设备。

背景技术

雷达抗干扰是战场环境雷达探测面临的核心问题之一。相比于压制式干扰，欺骗式干扰能通过接收雷达发射信号并根据发射信号模拟出虚假回波，通过干扰机发送出去使得雷达接收到虚假信号，在未察觉情况下对敌方雷达系统完成欺骗式干扰。传统的单部雷达在面对此种欺骗式干扰时性能急剧下降，因此利用多基雷达对抗欺骗式干扰的模式得到众多学者的广泛关注，其原理为多基雷达通过探测获得目标相对各雷达的方位、距离、回波信号等信息，并将各雷达接收到的回波信息共享，从而大幅提高了雷达系统的抗干扰能力。

现有的协同抗干扰方法分为两大类：数据级协同抗欺骗式干扰和信号级协同抗欺骗式干扰。数据级协同指各雷达独立完成目标检测获得目标点迹或航迹信息，然后利用点迹或航迹信息融合抗干扰，具有数据传输量小的优点，但可利用的信息有限。相比数据级协同抗干扰，信号级协同将各雷达的回波信号进行联合处理实现抗干扰，具有传输信息量大、算法复杂度高等特点。现有信号级协同技术包括通过不同雷达间慢时间包络相关系数的差异鉴别目标与干扰；通过进一步根据误判概率设计了自适应门限；通过利用不同雷达单个脉冲回波中的幅度比进行干扰鉴别，提升了抗干扰算法的实时性。此外，为提高目标检测能力，现有技术中有将分布式回波联合检测与抗干扰相结合，探索了基于广义似然比的目标检测鉴别方法，但这种方法以干扰源精确定位为前提，在工程应用中难以实现。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速对目标和干扰进行鉴别的基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法、装置和计算机设备。

一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法，所述方法包括：

获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

在其中一实施例中，所述将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像包括：

根据所述旋转角度对所述第二ISAR图像进行连续三次的一维信号差值计算，得到所述第二旋转ISAR图像。

在其中一实施例中，所述一维信号差值计算通过快速傅里叶变换实现。

在其中一实施例中，所述根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号包括：

若所述相关系数大于所述判断阈值，则所述回波信号为真实目标反射后回波信号

若所述相关系数小于所述判断阈值，则所述回波信号为干扰目标发射的干扰信号。

在其中一实施例中，所述目标为舰船。

在其中一实施例中，根据舰船目标的长、宽以及旋转角度对所述判断阈值进行设置。

一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰装置，所述装置包括：

信号获取模块，用于获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

ISAR图像成像模块，用于分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

ISAR图像旋转模块，用于根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

二维相关滤波模块，用于根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

干扰目标判断模块，用于根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

上述基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法、装置和计算机设备，通过由双基地雷达中其一雷达向目标发射探测信号后，由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号，分别对第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像，根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将第二ISAR图像根据旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像，根据第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数，最后根据相关系数以及预设阈值对回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。采用本方法可简单快速的对真实目标以及干扰目标进行鉴别，并进一步提高了双基雷达抗干扰性能。

附图说明

图1为一个实施例中基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法的流程示意图；

图2为一个实施例中双基地雷达ISAR成像空间分布示意图；

图3为一个实施例中双基雷达成像几何关系对比示意图，其中图3(a)为雷达1成像几何关系示意图，图3(b)为雷达2成像几何关系示意图；

图4为一个实施例中频域中实现卷积的示意图；

图5为一个实施例中矩形旋转示意图；

图6为一个实施例中对本方法的算法流程示意图；

图7为仿真实验中目标点散射模型的示意图；

图8为仿真实验中雷达1回波ISAR图像；

图9为仿真实验中雷达2回波ISAR图像，其中，图9(a)为目标的回波ISAR图像，图9(b)为干扰的回波ISAR图像；

图10为仿真实验中雷达2旋转后的回波ISAR图像，其中，图10(a)为目标的回波ISAR图像旋转后的图像，图10(b)为干扰的回波ISAR图像旋转后的图像；

图11为仿真实验中相关滤波的结果示意图，其中，图11(a)为目标的相关滤波的结果示意图，图11(b)为干扰的相关滤波的结果示意图；

图12为仿真实验中多旋转角度相关滤波的结果示意图；

图13为一个实施例中基于双基雷达的协同抗欺骗干扰装置的结构框图；

图14为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，提供了一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法，包括以下步骤：

步骤S100，获取由目标反射后的两个回波信号，两个回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

步骤S110，分别对第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

步骤S120，根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将第二ISAR图像根据旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

步骤S130，根据第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

步骤S140，根据相关系数以及预设的判断阈值对回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

在步骤S100中，双基雷达协同探测的空间场景如图2所示。在本实施例中，协同探测采用“一发两收”的信号体制，即雷达1发射雷达信号，经反射后的回波被雷达1和雷达2接收，为简便起见，假设两个雷达处于同一高度，对应的俯仰角为β，这里只考虑雷达视线方位角的差异，分别记为α

在散射点模型和平面波假设的基础上，设目标上的散射点数量为q，第i个散射点在图2中的本地坐标系中的位置为(x

假设雷达1发射的线性调频信号如一下公式所示：

在公式(1)中，t

而两个雷达接收的回波信号表示为各个散射点信号的集合，经过混频后为：

在公式(2)中，σ

在公式(3)中，c为光速，R

R

在公式(4)中，r

在步骤S110中，经解线性调频、去除RVP项和包络斜置项的距离像以及平动处理后雷达1和雷达2对于目标RD图像(RD图像是指采用RD(Range Doppler)算法进行成像的ISAR图像)分别为：

其中，公式(5)表示第一ISAR图像，公式(6)表示第二ISAR图像，在公式(5)和公式(6)中，T

在公式(7)中，Δα＝α

在公式(8)中，B为信号带宽，则距离分辨率

由于目标回波具有方位敏感性，而干扰机辐射回波具有各向同性的特点，因此，基于回波空间相关性差异，在本文中，提出对两个雷达得到ISAR图像进行相关滤波的双基雷达抗干扰的方法。由于获得了脉冲压缩增益和多普勒积累增益，雷达二维图像比慢时间复包络或单个脉冲回波具有更高的信噪比。因此，在雷达二维图像域进行干扰鉴别具有更稳健的效果。目标与干扰的回波相关性差异由不同的雷达入射方向引入，体现在回波信号的时域特征和频域特征上：目标的二维成像结果存在视角差异，而干扰二维成像由电磁波调制获得，不同视角下的二维成像结果完全一致。

具体的，雷达1观测下，某一散射中心在雷达1成像坐标系下的位置坐标为(x

根据公式(8)得到了(x

因此雷达1和雷达2的ISAR图像可通过一个旋转矩阵H(Δα)得到：

对于距离和横向距离维度之间具有不同的ISAR图像，可以通过分解H(Δα)得到如下公式:

H(Δα)＝U

在公式(11)中U

/>

通过上述矩阵分解，在步骤S120中，可以将第二ISAR图像进行旋转的过程分解为根据旋转角度对第二ISAR图像进行连续三次的一维信号差值计算，得到第二旋转ISAR图像。在本实施例中，一维信号差值计算通过快速傅里叶变换实现。

具体的，将整个第二ISAR图像旋转过程分解成一维信号平移序列，这些平移变换都可以通过简单的卷积运算实现，在频域中可用如图4所示的傅里叶变换实现。

当雷达2探测到的是目标时，ISAR图像经旋转Δα后得到如下式所示：

由于旋转过后SC

当卷积过程中第一ISAR图像与第二ISAR图像匹配上时，即：

此时，将可以得到一个很大的峰值能量。

而当探测到的目标为有源干扰时，雷达2的回波信号可表示为:

经旋转后可得：

由于，旋转过后SC

所以，在步骤S130中，将旋转后的第二ISAR图像与第一ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数。在步骤S140中，根据相关系数与预设的判断阈值的大小关系对目标回波进行判断。若相关系数大于判断阈值，则回波信号为真实目标反射后回波信号。若相关系数小于判断阈值，则回波信号为干扰目标发射的干扰信号。

具体的，当雷达2接收信号为目标信号时，公式(15)会出现一个很大的能量峰值，而接收为干扰时能量则得到分散。因此，定义：

在这里可以看出，实际上是用相关系数的最大值和判断阈值进行判断。

在公式(19)中，

其中，Sh为判断阈值。

在本实施例中，目标为舰船。本方法还可针对车辆、飞机等其他目标。

当目标为舰船时，可根据舰船目标的长、宽以及旋转角度对判断阈值进行设置。

如图5所示，为矩形旋转示意图，可求得重叠面积与原矩形面积比为：

因此，可将判断阈值设置为Sh＝η。

在对本方法进行实际算法计算时，其流程如图6所示，首先分别将雷达1和雷达2的接收信号进行ISAR成像即得到公式(5)和公式(6)，然后将雷达2的ISAR图像通过3次图4所示1D信号平移的方法进行逆时针旋转

为验证本文算法的有效性，采用仿真实验，目标舰船点散射模型如图7所示，由367个散射点构成，舰船l＝120m，b＝30m。雷达1与雷达2为同型雷达，雷达1发送线性调频信号，雷达2只负责接收信号，其载频为10GHz，ISAR图像的横向分辨率为1.5m，纵向分辨率为1.5m，俯仰角β

图8为雷达1目标回波的ISAR图像，图9(a)和图9(b)分别是雷达2接收到的目标和干扰的ISAR图像。图10(a)和图10(b)分别是雷达2目标和干扰在旋转Δα＝30°后的ISAR图像，从图中可以看出旋转后目标的ISAR图像与雷达1成像结果一致，而旋转后的干扰图像与雷达1成像结果存在很大差异。将雷达2的ISAR图像旋转后与雷达1的ISAR图像通过公式(15)进行方位感知相关滤波，得到结果如图11所示。从图11(a)中可以看出目标经过方位感知滤波后能量集中度高

为进一步研究算法的鲁棒性，将目标与干扰旋转不同角度

上述基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法中，针对复杂电磁环境下雷达探测面临的欺骗式干扰严重影响了雷达的探测性能，基于目标与干扰信号在方向上的差异性，提出一种基于方位感知相关滤波的抗欺骗式干扰新方法。该方法通过将其中一部雷达回波的ISAR图像旋转到另一部雷达的参考坐标系下，并进行相关滤波处理，并通过分析归一化滤波结果的对比度实现目标与干扰的鉴别，分析了不同旋转角度下对抗干扰性能的影响。并进行了仿真实验和高频电磁计算数据实验。实验表明，本文方法进一步提高了双基雷达抗干扰性能。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图13所示，提供了一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰装置，包括：信号获取模块200、ISAR图像成像模块210、ISAR图像旋转模块220、二维相关滤波模块230和干扰目标判断模块240，其中：

信号获取模块200，用于获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

ISAR图像成像模块210，用于分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

ISAR图像旋转模块220，用于根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

二维相关滤波模块230，用于根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

干扰目标判断模块240，用于根据所述相关系数以及预设阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

关于基于双基雷达的协同抗欺骗干扰装置的具体限定可以参见上文中对于基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法的限定，在此不再赘述。上述基于双基雷达的协同抗欺骗干扰装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图14所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于双基雷达的协同抗欺骗干扰方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取由目标反射后的两个回波信号，两个所述回波信号由双基地雷达中一雷达向目标发射探测信号后，分别由两个雷达接收得到，其中由发射探测信号的雷达接收到的回波信号为第一回波信号，而由另外一雷达接收的回波信号为第二回波信号；

分别对所述第一回波信号以及第二回波信号进行ISAR成像，对应得到第一ISAR图像以及第二ISAR图像；

根据两个雷达成像角度的差值确定旋转角度，将所述第二ISAR图像根据所述旋转角度进行旋转使其散射中心与所述第一ISAR图像一致，并得到第二旋转ISAR图像；

根据所述第一ISAR图像以及第二旋转ISAR图像进行二维相关滤波，得到相关系数；

根据所述相关系数以及预设的判断阈值对所述回波信号进行判断是否为干扰目标发射的干扰信号。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。