基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法及系统

摘要

本发明公开了基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法及系统，从上位机下载波形文件；所述波形文件为上位机根据目标的雷达信号生成的ARB格式的波形文件；通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；定时接收上位机根据预设的频偏列表通过定时器发送的当前时间节拍的频率偏移；根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。通过矢量信号源定时接收定时器从上位机转发的当前时间节拍的频率偏移，矢量信号源根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，使用时间节拍来控制频偏，使其在相邻时间节拍的时间间隔内能保持固定频率偏移。实现速度拖引干扰，节省了计算量。

权利要求

1.基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、从上位机下载波形文件；所述波形文件为上位机根据目标的雷达信号生成的ARB格式的波形文件；

S2、通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；

S3、定时接收上位机根据预设的频偏列表通过定时器发送的当前时间节拍的频率偏移；

频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点；

得到频偏列表的过程为：

S31、获得目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度；

S32、根据目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，计算频率偏移df；

并记录此时距离目标发出雷达信号的时间长度，将该时间长度的值作为当前时间节拍的时间点；

S33、将当前时间节拍以及当前时间节拍对应的相对频偏一一对应地存入频偏列表中；

S34、改变目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，重复步骤S31‑S34，得到频偏列表；

S4、根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。

2.根据权利要求1所述的基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，其特征在于，ARB格式的波形文件的生成过程为：S11、获取目标的雷达信号，通过速度拖引干扰算法将雷达信号的脉冲序列转换为干扰信号的脉冲序列；

S12、对干扰信号的脉冲序列进行解调转换，得到I信号序列和Q信号序列；

S13、按照ARB的信号编码格式将I信号序列和Q信号序列写入基带信号文件中，得到ARB格式的波形文件。

3.根据权利要求2所述的基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，其特征在于，步骤S12的具体过程为：按照下述公式分别对干扰信号的脉冲序列进行解调：

根据公式（1）解调得到I信号序列，根据公式（2）解调得到Q信号序列，其中，T为采样间隔， s(t)为时刻t下干扰信号的脉冲幅度，ω0为采样信号的角速度。

4.根据权利要求2所述的基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，其特征在于，基带信号文件包括报头和插入报头的标签，标签包括TYPE、CLOCK、LEVEL OFFS和WAVEFORM，其中，CLOCK表示采样频率。

5.根据权利要求4所述的基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，其特征在于，得到ARB格式的波形文件的过程为：将I信号序列和Q信号序列分别转换为以十六进制小数格式表示的 I 和 Q 结果值；将I 和 Q 结果值以二进制格式插入WAVEFORM标签中；得到待插入WAVEFORM标签；

在基带信号文件的报头中先插入TYPE标签，按任意顺序插入CLOCK、LEVEL OFFS和待插入WAVEFORM标签，得到ARB格式的波形文件。

6.基于矢量信号源的雷达干扰信号生成系统，其特征在于，包括：上位机，用于根据目标的雷达信号生成ARB格式的波形文件，生成频偏列表，根据频偏列表发送各个时间节拍对应的频率偏移；

频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点；

得到频偏列表的过程为：

获得目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度；根据目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，计算频率偏移；并记录此时距离目标发出雷达信号的时间长度，将该时间长度的值作为当前时间节拍的时间点；将当前时间节拍以及当前时间节拍对应的相对频偏一一对应地存入频偏列表中；改变目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，重复上述步骤，得到频偏列表；

定时器，用于定时从上位机获得当前时间节拍对应的频率偏移，同时向矢量信号源发送当前时间节拍的频率偏移；

矢量信号源，用于下载波形文件，并通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；定时从定时器接收当前时间节拍的频偏偏移，并根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。

说明书

基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及雷达干扰技术领域，具体涉及基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法及系统。

背景技术

[0002] 雷达技术广泛使用在信息探测设备的应用中，在目标检测、识别与跟踪等关键技术中，随着雷达技术的持续发展和创新，需要对雷达信号的接收器进行欺骗干扰，即产生干扰信号，从而扰乱接收机对真实信号的获取与决策，现有的干扰信号包括了速度拖引、距离拖引、多假速度、多假距离等，其中，对于速度拖引干扰，其本质是目标的雷达信号与接收机存在的相对径向速度造成的多普勒频移，接收机通过多普勒平移可以计算出目标的相对速度，从而实现制导。使用速度拖引构造出一系列假速度，则可以误导接收机。传统的速度拖引信号生成方法中，往往需要计算出雷达信号的每个脉冲的频率偏移，这样的计算量十分巨大，对于总时长为100秒，脉冲重复周期为1微秒的雷达信号，需要计算1亿次。干扰信号产生计算复杂、运算时间过长，干扰信号的干扰性差等影响干扰信号生成的问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法及系统，通过矢量信号源从上位机下载干扰信号的脉冲波形文件，并生成干扰信号，定时接收定时器从上位机转发的当前时间节拍的频率偏移，矢量信号源根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，使用时间节拍来控制频偏，使其在相邻时间节拍时间间隔内能保持固定频率偏移。实现速度拖引干扰，节省了计算量。

[0004] 一方面，本申请提供基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，包括以下步骤：

[0005] S1、从上位机下载波形文件；所述波形文件为上位机根据目标的雷达信号生成的ARB格式的波形文件；

[0006] S2、通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；

[0007] S3、定时接收上位机根据预设的频偏列表通过定时器发送的当前时间节拍的频率偏移；

[0008] S4、根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。

[0009] 进一步地，频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点。

[0010] 进一步地，得到频偏列表的过程为：

[0011] S31、获得目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度；

[0012] S32、根据目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，计算频率偏移df；并记录此时距离目标发出雷达信号的时间长度，将该时间长度的值作为当前时间节拍的时间点；

[0013] S33、将当前时间节拍以及当前时间节拍对应的相对频偏一一对应地存入频偏列表中；

[0014] S34、改变目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，重复步骤S31‑S34，得到频偏列表。

[0015] 进一步地，ARB格式的波形文件的生成过程为：

[0016] S11、获取目标的雷达信号，通过速度拖引干扰算法将雷达信号的脉冲序列转换为干扰信号的脉冲序列；

[0017] S12、对干扰信号的脉冲序列进行解调转换，得到I信号序列和Q信号序列；

[0018] S13、按照ARB的信号编码格式将I信号序列和Q信号序列写入基带信号文件中，得到ARB格式的波形文件。

[0019] 进一步地，步骤S12的具体过程为：

[0020] 按照下述公式分别对干扰信号的脉冲序列进行解调:

[0021]

[0022] 根据公式（1）解调得到I信号序列，根据公式（2）解调得到Q信号序列，其中，T为采样间隔， s(t)为时刻t下干扰信号的脉冲幅度，ω0为采样信号的角速度。

[0023] 进一步地，基带信号文件包括报头和插入报头的标签，标签包括TYPE、CLOCK、LEVEL OFFS和WAVEFORM，其中，CLOCK表示采样频率。

[0024] 进一步地，得到ARB格式的波形文件的过程为：

[0025] 将I信号序列和Q信号序列分别转换为以十六进制小数格式表示的 I 和 Q 结果值；将I 和 Q 结果值以二进制格式插入WAVEFORM标签中；得到待插入WAVEFORM标签；

[0026] 在基带信号文件的报头中先插入TYPE标签，按任意顺序插入CLOCK、LEVEL OFFS和待插入WAVEFORM标签，得到ARB格式的波形文件。

[0027] 第二方面，本申请提供基于矢量信号源的雷达干扰信号生成系统，包括：

[0028] 上位机，用于根据目标的雷达信号生成ARB格式的波形文件，生成频偏列表，根据频偏列表发送各个时间节拍对应的频率偏移；

[0029] 定时器，用于定时从上位机获得当前时间节拍对应的频率偏移，同时向矢量信号源发送当前时间节拍的频率偏移；

[0030] 矢量信号源，用于下载波形文件，并通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；定时从定时器接收当前时间节拍的频偏偏移，并根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。

[0031] 进一步地，频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点。

[0032] 本发明具有的有益效果：

[0033] 本申请通过矢量信号源从上位机下载干扰信号的脉冲波形文件，并生成干扰信号，定时接收定时器从上位机转发的当前时间节拍的频率偏移，矢量信号源根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，使用时间节拍来控制频偏，使其在相邻时间节拍时间间隔内能保持固定频率偏移。实现速度拖引干扰， 只需要根据预先计算出的频偏列表，再通过上位机使用定时器设置信号源的频率偏移即可，无论对于多长的雷达信号都无需大量计算，可以大大节省计算量。

附图说明

[0034] 图1为本发明基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法流程示意图；

[0035] 图2为本发明一种具体实施方式中生成频偏列表的方法；

[0036] 图3为本发明基于矢量信号源的雷达干扰信号生成系统框图。

具体实施方式

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

[0039] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

[0040] 另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。

[0041] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

[0042] 在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

[0043] 在介绍本申请的技术方案之前，先对需要涉及的概念进行说明：

[0044] 1、基带信号生成

[0045] 基带信号定义：基带信号是没有经过调制的原始信号。

[0046] ARB（任意波形）定义：ARB是由软件定义的信号编码格式，存储在信号源的RAM中。ARB模式在DAC之前的过程都是通过相应的软件（这些软件可以是Agilent signal studio，Matlab，Visual）在PC上实现，将数据编码后以波形文件的形式存储到信号源中的RAM里。由矢量信号源循环播放波形文件。

[0047] 通过用户定义的脉冲参数，将脉冲写入基带信号文件。再通过网口将信号文件发送到信号源并加载。

[0048] 2、速度拖引

[0049] 速度拖引旨在通过控制脉冲的频率偏移来实现虚假的多普勒频移，使接收机获取到错误的速度值，造成干扰。

[0050] 多普勒频移：当声源与声波接收器处于相对运动时，接收器接收到的声源频率不同于声源发射的频率，且频率的变化与二者的相对运动速度有关。这种现象称为多普勒效应，频率的改变量称作多普勒频移。

[0051] 要计算干扰信号，首先需要知道原雷达信号的脉冲参数。对于速度拖引干扰，其本质是目标的雷达信号与接收机存在的相对径向速度造成的多普勒频移，接收机通过多普勒频移可以计算出目标的相对速度，从而实现制导。若使用速度拖引构造出一系列假速度，则可以误导接收机。

[0052] 速度拖引的输入参数：

[0053] 保持时长：指目标保持速度不变的时间；

[0054] 拖引时长：指需要干扰的时间；

[0055] 停拖时长：指干扰完成后停发信号的时长，这一过程是为了使雷达脱锁；

[0056] 拖引加速度：指干扰过程中构造目标的加速度。

[0057] 3、速度干扰实现

[0058] 干扰算法：速度拖引的最终表现是多普勒频移，所以该公式需要得到相对频偏df,公式如下 df = 2 * speed * freq / C，speed为目标的接收机的相对径向速度，freq为雷达信号频率，C为光速。

[0059] 对于传统的速度拖引算法，我们需要计算出雷达信号的每个脉冲的频率偏移，这样的计算量十分巨大，对于总时长为100秒，脉冲重复周期为1微秒的雷达信号，需要计算1亿次。 因此，为了节省计算量，本申请采用下述方案解决。

[0060] 实施例1

[0061] 如图1所示，本实施例1提供基于矢量信号源的雷达干扰信号生成方法，包括以下步骤：

[0062] S1、从上位机下载波形文件；所述波形文件为上位机根据目标的雷达信号生成的ARB格式的波形文件；

[0063] 具体地，ARB格式的波形文件的生成过程为：

[0064] S11、获取目标的雷达信号，通过速度拖引干扰算法将雷达信号的脉冲序列转换为干扰信号的脉冲序列；

[0065] S12、对干扰信号的脉冲序列进行解调转换，得到I信号序列和Q信号序列；

[0066] 步骤S12的具体过程为：

[0067] 按照下述公式分别对干扰信号的脉冲序列进行解调:

[0068]

[0069] 根据公式（1）解调得到I信号序列，根据公式（2）解调得到Q信号序列，其中，T为采样间隔，SMW200A矢量信号源支持最大512MHz采样率，所以其最小采样间隔为1/512M， s(t)为时刻t下干扰信号的脉冲幅度， 需对其做积分，ω0为采样信号的角速度。使用IQ 波形来描述信号，每一个采样点用一对I/Q 信号表示。

[0070] S13、按照ARB的信号编码格式将I信号序列和Q信号序列写入基带信号文件中，得到ARB格式的波形文件。

[0071] 基带信号文件包括报头和插入报头的标签，每个波形必须插入的标签包括TYPE、CLOCK、LEVEL OFFS和WAVEFORM，其中，CLOCK表示采样频率，在插入TYPE标签后按任意顺序插入所有其他标签。I信号序列和Q信号序列需要转换为二进制格式插入WAVEFORM标签，具体地：

[0072] I 和 Q 数据的数值范围为 –1.0 至 +1.0，16 位数模转换器的波形调制范围为 ‑32767 至 +32767，二者相对应。

[0073] 此 16 位有符号整数必须转换为以十六进制小端格式表示的 I 和 Q 结果值。之后，数据必须按如下结构以二进制格式插入“WAVEFORM”标签：

[0074] 1、计算长度

[0075] 2、长度 = I/Q 数值对数量 * 4 + 1 = 20*4 + 1 = 81 个字节

[0076] 3、在数据集开头插入字符串 {WAVEFORM‑81:#

[0077] 4、在数据集末尾插入符号 }

[0078] 在基带信号文件的报头中先插入TYPE标签，按任意顺序插入CLOCK、LEVEL OFFS和待插入WAVEFORM标签，得到ARB格式的波形文件。得到波形文件后，就可以通过上位机下载到矢量信号源中，然后通过ARB数字基带模式将干扰信号加载出来。

[0079] S2、通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；

[0080] S3、定时接收上位机根据预设的频偏列表通过定时器发送的当前时间节拍的频率偏移；

[0081] S4、根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。

[0082] 具体地，频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点。如图2所示，得到频偏列表的过程为：

[0083] S31、获得目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度；

[0084] S32、根据目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，计算频率偏移df；并记录此时距离目标发出雷达信号的时间长度，将该时间长度的值作为当前时间节拍的时间点；

[0085] S33、将当前时间节拍以及当前时间节拍对应的相对频偏一一对应地存入频偏列表中；

[0086] S34、改变目标的雷达信号频率以及目标的接收机的相对径向速度，重复步骤S31‑S34，得到频偏列表。

[0087] 如表1，给出了一种频偏列表示例：

[0088] 表1 频偏列表格式

[0089] 时间节拍(距离开始模拟时间, ms) 频率偏移(Hz)5 253
10 267
… …

[0090] 可以理解的是， 为了减少计算量，本申请使用时间节拍来控制脉冲信号的频率偏移，使其在一个时间节拍范围内保持固定频率偏移。只需要预先计算出频率偏移列表，再通过上位机使用定时器设置信号的频率偏移即可，无论对于多长的雷达信号都无需大量计算。具体地，为实现速度拖引需要有保持时长、拖引时长、停拖时长、拖引加速度几个参数。在保持阶段速度不发生变化，即对信号不进行频率偏移干扰，发出原本的雷达信号。在停拖阶段关闭干扰信号。在拖引阶段，需要根据公式 df = 2 * speed * freq / C得到频偏，speed为相对径向速度,freq为雷达频率，C为光速。根据时间节拍计算出各时间点的频偏，再通过上位机控制雷达信号在各个时间点上的频偏，就实现了速度拖引干扰。可以理解的是，干扰信号为雷达信号在各个时间节拍上偏移对应的频率得到的。

[0091] 实施例2

[0092] 如图3所示，本实施例是实现实施例1所述的干扰信号生成方法，提供了基于矢量信号源的雷达干扰信号生成系统，包括：

[0093] 上位机，用于根据目标的雷达信号生成ARB格式的波形文件，生成频偏列表，根据频偏列表发送各个时间节拍对应的频率偏移；

[0094] 定时器，用于定时从上位机获得当前时间节拍对应的频率偏移，同时向矢量信号源发送当前时间节拍的频率偏移；

[0095] 矢量信号源，用于下载波形文件，并通过ARB数字基带模式，从ARB格式的波形文件中加载出干扰信号；定时从定时器接收当前时间节拍的频偏偏移，并根据当前时间节拍的频率偏移设置干扰信号的频率偏移，得到速度拖引干扰信号。频偏列表包括时间节拍以及每个时间节拍对应的频率偏移，时间节拍为距离目标发出雷达信号后的时间长度对应的时间点。

[0096] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。