基于波形域的匹配滤波前抗间歇采样转发干扰方法

背景介绍

基于DRFM系统的间歇采样转发干扰(Interrupted Sampling Repeater Jamming, ISRJ)转发时延仅有纳秒级，干扰不需要对雷达信号全周期采样，切片时宽仅为小部分雷达信号的时宽，就能利用雷达的主瓣增益而实现大的干信比压制。ISRJ可以在段时间内同时向多个组网雷达主瓣方法发送干扰，抑制其探测威力，从而帮助掩护的编队突围。因此，ISRJ已成为目前电子对抗中的主要威胁。

尽管ISRJ充分利用了匹配滤波系统积累后输出的缺陷，但从匹配滤波的卷积过程所涉及的数据结构的角度来看，ISRJ是部分匹配，其能量积累是一个非线性过程，这就使得该过程的平均功率与匹配信号能量之间存在显著的差异。为了准确地描述这一过程，本文将该过程所在的数据处理域定义为波形域，并在其上建立了一个新的匹配滤波模型。考虑到以往的方法是对匹配滤波系统的输入或输出建立抗干扰映射，因此本文所提方法可看作对匹配滤波系统的过程建立抗干扰映射，在匹配滤波结束前实现对ISRJ的有效抑制。由于该过程包含了干扰的局部匹配信息， 因此根据局部与整体的差异，所提算法可在不依赖于ISRJ先验信息的前提下实现对干扰的有效抑制。

团队工作

近年来，国防科技大学胡卫东教授团队在雷达波形的认知与应用方面开展了深入的研究。

在雷达波形抗干扰方面，提出了一种基于波形域的匹配滤波前抗间歇采样转发干扰方法。首先，考虑到间歇采样转发干扰的部分匹配特性，在匹配滤波过程中引入了扩展域，即波形域，以研究干扰信号与真实目标回波信号元素的局部特征，并在每个波形域上定义了自适应的阈值函数。其次，引入卡尔曼滤波对波形域信号进行状态估计，通过自适应阈值检测筛选出波形域信号中的有效积分元素与无效积分元素，并建立关于有效积分元素的估计状态空间。最后，在抑制波形域信号中的无效积分元素的同时，从有效积分元素的估计状态空间中补充相应长度的积分元素，保留剩余的有效积分元素，通过积分得到不含虚假目标的距离像结果。所提方法不倚赖于任何干扰机参数等先验信息，即可有效抑制间歇采样转发干扰。仿真实验表明，与传统方法相比，所提方法实现的抗间歇采样转发干扰性能更优。

该工作拟发表在《雷达学报》2024年第1期“庆祝毛二可院士90华诞雷达技术专刊”的论文“基于波形域的匹配滤波前抗间歇采样转发干扰方法”（苏汉宁，潘嘉蒙，鲍庆龙，郭福成，胡卫东）。

论文介绍

该文研究了匹配滤波过程中信号的数据结构特征，并将这一微观信号处理区间定义为波形域。

图2 时域、波形域和距离域的信号表征形式（线性调频信号为例）

接下来，通过研究干扰信号与真实目标回波信号元素的局部特征，并在每个波形域上定义了自适应的阈值函数。然后，引入卡尔曼滤波对波形域信号进行状态估计，通过自适应阈值检测筛选出波形域信号中的有效积分元素与无效积分元素，并建立关于有效积分元素的估计状态空间。

图3 不同时刻下，使用波形域的 IMM-KF方法进行估计的结果以及相应的波形域标记结果

最后，在抑制波形域信号中的无效积分元素的同时，从有效积分元素的估计状态空间中补充相应长度的积分元素，保留剩余的有效积分元素，通过积分得到不含虚假目标的距离像结果。

图 3 归一化一维距离像

审核编辑：刘清