自适应多门限副瓣匿影电路设计与仿真_朱平.pdf
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1、总第345期1引言随着电子对抗技术的高速发展,电子战装备可以在全频段、全空域产生大功率、有针对性的强电磁干扰,使得各型雷达面临的战场电磁环境极其恶劣,导致雷达探测性能严重下降。因此对于一部雷达来说,抗干扰性能的高低已经成为一项重要指标,决定了雷达在复杂战场环境下的生命力。按照干扰信号的生成原理分类,可分为遮盖性干扰、欺骗性干扰以及两者的组合干扰。在雷达抗干扰措施中,副瓣匿影技术是一种有效的消除从雷达天线副瓣进入的密集假目标干扰的有效手段,在现役雷达中获得了广泛应用13。但是目前常用的典型副瓣匿影电路在微弱小目标检测、密集假目标与真实目标回波时域重合等情况下,会出现真实目标被匿影掉的问题45。据
2、此,本文在对典型副瓣匿影电路性能分析的基础上,提出了一种自适应多门限判决副瓣匿影电路设计方法,给出了电路结构、判断逻辑,并进行了理论分析和仿真。结果表明:该方法在有效抑制副瓣假目标干扰的同时,能够解决真实目标回波被匿影而导致检测概率下降的问题。2典型副瓣匿影电路设计及存在的问题典型副瓣匿影电路结构如图1所示。收稿日期:2022年9月12日,修回日期:2022年10月26日作者简介:朱平,男,硕士研究生,高级工程师,研究方向:雷达抗干扰、雷达编队协同探测等。自适应多门限副瓣匿影电路设计与仿真朱平(中国船舶集团有限公司第七二三研究所扬州225001)摘要针对典型副瓣匿影电路存在的特定场景下真实目标
3、被匿影的问题,提出了一种自适应多门限判决副瓣匿影电路设计方法。该方法一方面通过增加辅助通道检测门限判决,提高微弱小目标信号检测概率;另一方面采用匿影门限自适应计算,提高真、假目标距离上重合时,真实目标的检测概率。文章对此进行了推导分析,得到了改进后的副瓣匿影电路判断逻辑,并进行了仿真验证。结果表明:改进后的副瓣匿影电路能够提高系统在所述场景下的检测概率。关键词副瓣匿影;假目标干扰;自适应门限;检测概率中图分类号TM743DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2023.03.022Design and Simulation of Adaptive Multi Threshol
4、d SidelobeBlanking CircuitZHU Ping(No.723 Research Institute of China State Shipbuilding Corporation Limited,Yangzhou225001)AbstractAiming at the problem that the real target is hidden in a specific scene in a typical sidelobe blanking circuit,a design method of adaptive multi threshold decision sid
5、elobe blanking circuit is proposed.On the one hand,this method improves thedetection probability of weak small target signal by increasing the blanking threshold decision of auxiliary channel,on the otherhand,the adaptive calculation of concealment threshold is used to improve the detection probabil
6、ity of real targets when the distancebetween true and false targets coincides.This paper deduces and analyzes,obtaines the improvs judgment logic of sidelobe blankingciucuit,and carries out simulation verification.The results show that the improved sidelobe blanking circuit can improve the detection
7、 probabiltiy of the system in the scene.Key Wordssidelobe blanking,false target jamming,adaptive threshold,detection probabilityClass NumberTM743舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 345 期2023 年第 3 期Vol.43 No.3102舰 船 电 子 工 程2023 年第 3 期图1典型副瓣匿影电路结构图如图所示:采用副瓣匿影电路的雷达系统包括两路接收通道,其中一路为雷达主接收通道,另一路为辅助接收通
8、道,一般辅助通道天线增益比雷达主天线最大副瓣增益高1dB3dB;两路信号经过相同的接收处理模块,再对相同距离点数据进行幅度比较,以此判断是否进行匿影操作。由于在雷达主天线主瓣进入的目标信号幅度大于辅助通道信号幅度,因此幅度比值大于匿影门限,目标信号可以通过匿影电路;而副瓣假目标干扰在主通道产生的信号幅度小于辅助通道接收到的幅度,因此会被匿影掉,保证了雷达的正常探测67。在实际雷达探测时,对于雷达主通道回波存在以下四种情况:1)主瓣没有目标回波信号,副瓣也没有欺骗假目标干扰信号;2)主瓣没有目标回波信号,副瓣有欺骗假目标干扰信号;3)主瓣有目标回波信号,副瓣没有欺骗假目标干扰信号;4)主瓣有目标
9、回波信号,副瓣有欺骗假目标干扰信号。对于情况 1)雷达接收处理电路应无输出,否则会形成虚警;对于情况2)雷达处理电路应使能匿影功能,将副瓣假目标干扰抑制掉;对于情况3)和4)无论副瓣有、无欺骗干扰信号,雷达处理电路都应输出真实目标回波信号,否则就是加入副瓣匿影电路后,雷达的检测概率损失了810。但是在实际工作时,由于副瓣匿影电路的存在,会出现以下两种情况:1)由于主、辅通道的噪声是随机分布的,因此会以有限的概率出现辅助通道噪声幅度大于主通道噪声和微弱小目标信号幅度之和的情况,此时匿影电路启动,会将微弱小目标信号匿影掉,目标检测概率下降;雷达系统在面对噪声和假目标组合干扰时,也会出现上述情况。设
10、置仿真参数如下:信噪比 SNR=-16 0.5 0dB,主、辅通道随机产生均值为0,方差为1的高斯白噪声,匿影门限设置为F=0dB,虚警概率设置为Pfa=10-6,仿真次数10000次,以单脉冲脉压后的信号进行目标检测,如图2所示。如图2所示:当信噪比SNR约为-8dB-2dB区间时,未采用副瓣匿影电路的检测概率,较采用副瓣匿影电路的检测概率明显要高。说明在此区间内由于采用副瓣匿影电路,导致了雷达系统的检测概率降低。-16-14-12-10-8-6-4-20信噪比/dB10.90.80.70.60.50.40.30.20.10检测概率无副瓣匿影电路检测概率采用常规副瓣匿影电路检测概率图2有、无
11、副瓣匿影措施时的检测概率仿真2)当干扰机释放密集假目标干扰时,会以有限的概率出现真实目标和密集假目标在时间上重叠的情况。在这种情况下由于无法判定干扰源的方向,不知道假目标干扰进入主通道的副瓣天线增益,因此会导致检测门限选择不当,从而导致真实目标被匿影掉的情况。设置仿真参数如下:主天线主瓣增益G0=30dB,副瓣增益Gf=0dB,辅助天线增益Ga=3dB;设置真实目标回波1批,假目标干扰6批,真实目标与其中 1 批 假 目 标 距 离 上 完 全 重 合,干 信 比JSR=30dB,主通道信噪比SNR=15dB,主、辅通道噪声信号分布特性一致,均为高斯白噪声;在该场景下检测下:匿影门限分别设置为
12、0dB、3dB时的匿影处理结果见图3。如图3所示:当副瓣密集假目标信号与真实目标时间上重合,匿影门限设置为0dB时,可以正常检测出真实目标;但当匿影门限为3dB时,目标会被匿影掉。因此在该情况下选择一个合适的匿影门限成为关键11。3多门限联合判决副瓣匿影电路设计及分析针对上节所分析的典型副瓣匿影电路存在的两个问题,本文对经典副瓣匿影电路进行了改进。在原判决电路基础上:一方面增加了辅助通道恒虚警门限,另一方面对通过主、辅通道恒虚警门限的信号做匿影处理时,采用自适应计算的方法设定匿影门限。主要分析说明如下所述。103总第345期3.1辅助通道匿影门限设置如第2节所述,当存在辅助通道噪声幅度大于主通
13、道噪声加微弱小目标信号幅度的情况,以及面对副瓣噪声和假目标组合干扰时,会出现目标检测概率损失的情况。因此在辅助通道同样设置一个恒虚警检测门限,当辅助通道信号大于该检测门限时,说明当前距离单元不仅存在噪声,还有干扰信号,此时才进行后续匿影判决,否则直接输出主通道信号。采用该措施后有助于提高雷达系统的检测灵敏度,提高这种场景下微弱小目标信号的检测概率1213。以没有外部干扰,仅存在通道噪声时为例,辅助 通 道 检 测 门 限 设 置 为T=22(ln(1/Pfa)。其中:2为噪声方差,Pfa为虚警概率。3.2自适应判决门限设置从上一节分析可知,当真实目标距离与假目标距离重合,且匿影门限选择不合适时
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