基于信息熵收发联合处理的抗间歇采样转发干扰方法

本发明属于雷达，更进一步涉及电子对抗中的一种基于信息熵收发联合处理的抗间歇采样转发干扰方法。本发明可用于在抑制雷达接收到的间歇采样转发干扰的同时保留目标回波的能量。

背景技术：

1、间歇采样转发干扰是随着数字射频存储技术drfm(digital radio frequencymemory)的发展产生的一种干扰模式，干扰机可对一个雷达脉冲内的信号间断采样、精确复制、立即转发，其产生的相干干扰信号能够在雷达接收机中获得匹配滤波增益，形成假目标群，同时实现压制和欺骗两种干扰效果。间歇采样转发干扰相比于全脉冲转发干扰具有实时性更强的优点，并且不能通过脉间波形捷变等技术进行对抗。仅依靠接收端的处理会使得雷达在干扰场景下处于被动状态，接收到的信号一般是受到严重污染的信号，即使通过一些滤除方法抑制了部分干扰，也有可能损失掉目标信息，使得干扰抑制的成本过高，并且抑制效果大打折扣。受益于参数估计方法的发展，在已知干扰参数的前提下，可以通过波形设计方法增加雷达抗干扰的主动性。调整发射参数使得目标回波和干扰的区分度增加，这样可以降低干扰对目标检测的影响，并且在一定程度上控制了后续干扰抑制的处理成本。因此，可通过发射波形设计，联合接收端干扰滤除算法，在保持目标信息不损失的前提下，对间歇采样转发干扰进行抑制。

2、杜思予等人在其发表的论文“频率捷变波形联合时频滤波器抗间歇采样转发干扰”(系统工程与电子技术，2023,45(12):3819-3827.)中公开了一种频率捷变波形联合时频域滤波的方法来抑制间歇采样转发干扰。该方法的实现方案是：第一步，根据干扰参数认知的结果设计了脉内的频率编码模型，实现干扰和目标回波在频域上部分可区分。第二步，对接收信号进行短时傅里叶变换得到时频图，接着将时频图向时间维投影，得到时间维的能量分布模型。第三步，通过otsu算法，计算能量维的最大类间方差对应的能量阈值，将其作为区分时间维受干扰信号段和未受干扰信号段的标准，低于能量阈值的信号段会被提取出来作为未受干扰的信号段。第四步，通过未受干扰的信号段与发射信号匹配滤波构造目标位置的带通滤波器。第五步，由于发射的是脉内频率编码信号，所以在脉冲压缩时要用分段脉压的方法，在频域上提取出每个频段的信号，与发射信号对应的频段匹配，再将脉冲压缩后的结果相参积累。第六步，用带通滤波器与相参积累结果相乘，得到干扰被抑制后的目标检测结果。该方法虽然在高信噪比情况下有较好的干扰抑制效果，且不依赖于对干扰参数的准确估计。但是，该方法仍然存在的不足之处在于：通过能量阈值区分受干扰段和未受干扰段的方法，在低信噪比的情况下，噪声的能量将会使干扰和目标回波相对能量的差别变小，使得在能量域不能准确区分二者，因此通过能量阈值提取未受干扰信号段的方法失效。并且短时傅里叶变换窗口的大小需要根据先验参数进行合理设置，否则分辨率会降低，此外，短时傅里叶变换将一维信号变换为二维信号后，增加了接收机的存储负担，会超出实时处理器的处理能力。

3、西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于捷变频雷达的分段脉压抗间歇采样转发干扰方法”(申请号：202110819426；申请公布号：cn 113759321b)中公开了一种捷变频的分段脉压方法来抑制间歇采样转发干扰。该方法实现的方案为：第一步，在每个预设相参处理间隔内，连续发射第一预设数量个脉冲信号，不同脉冲的基本信号都是线性调频信号，给不同脉冲的线性调频信号调制不同的载频项。第二步，接收第一预设数量个回波信号，至少部分回波信号包括干扰信息，在接收端构造带通滤波器进行滤波，得到回波子脉冲信号向量。第三步，对每个脉冲进行脉内分段脉压，判断该段的脉压结果中是否含有干扰，去除有干扰的分段脉压结果。第四步，利用二维稀疏重构，构造字典矩阵对多脉冲的分段脉压结果进行相参积累，得到干扰抑制后的目标检测结果。该方法利用了多个脉冲的信息，虽然在高信噪比条件下能够有效抑制间歇采样转发干扰。但是，该方法的不足之处在于：在判断分段脉压结果是否含干扰时，是通过设置能量阈值判断的，在低信噪比情况下会出现能量阈值设计不准确的问题。并且干扰信号和目标信号是部分重叠的，直接剔除干扰信号段的方法，会损失一部分目标信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于信息熵收发联合处理的抗间歇采样转发干扰方法，旨在解决现有技术将一维信号变成二维信号导致接收机运算量过大的问题，以及低信噪比场景下，能量阈值无法有效区分干扰和目标导致的抗干扰性能失效的问题。

2、实现本发明目的的思路是：本发明直接在时间维计算滑窗信息熵，无需进行复杂的时频变换，每个窗口内的信息熵代表一个采样点的信息量，得到一个和信号长度相等的信息熵序列，将信息熵序列中最大值和最小值的平均值作为信息熵阈值，那么低于阈值的为未受干扰段，高于阈值的为受干扰段，避免了通过短时傅里叶变换将一维信号变为二维信号导致接收机存储负担增加，以及需要先验参数进行合理短时傅里叶变换窗口大小设置的问题。本发明通过信息熵阈值区分干扰信号和目标信号，由于白噪声信号是平稳随机信号，信息熵计算非线性，经过平均值滤波后信息熵波动程度减小，且稳定在一个较低的范围内，不会对干扰和目标信息熵划分造成影响，而干扰信号由于能量更高，信息熵也更高，所以干扰信号和目标信号通过信息熵阈值可以准确区分，由此解决现有技术低信噪比场景下，噪声能量导致干扰和目标能量阈值划分不能准确进行的问题。

3、实现本发明目的的具体步骤如下：

4、步骤1，分别建立间歇采样直接转发干扰模型和间歇采样重复转发干扰模型；

5、步骤2，对雷达待发射的每个脉冲内的线性调频信号分段调制不同大小的频偏，得到脉内频率编码信号；

6、步骤3，将间歇采样转发干扰模型与雷达回波信号相加得到雷达接收信号模型；

7、步骤4，计算时间维上每个点的滑窗信息熵，得到信息熵序列；

8、步骤5，对信息熵序列进行平滑，将平滑后的信息熵序列进行二元判决，得到二元判决后的序列；

9、步骤6，根据二元判决序列与接收信号采样序列相乘得到的未受干扰信号段，构造每个脉冲的带通滤波器，对每个相参处理间隔内所有脉冲的带通滤波器做相参积累，获得每个相参处理间隔对应的积累带通滤波器；

10、步骤7，对每个脉冲的接收信号分段脉压后进行脉内相参积累，将该相参积累结果与该脉冲所属的相参处理间隔对应的积累带通滤波器相乘，获得干扰抑制后的目标检测结果。

11、本发明与现有技术相比，具有如下优点：

12、第一，本发明直接在时间维计算滑窗信息熵，避免了通过短时傅里叶变换将一维信号变为二维信号导致运算量过大导致接收机存储负担增加，以及需要先验参数进行合理短时傅里叶变换窗口大小设置的问题，使得本发明具有运算复杂度低，运算量小的优点。

13、第二，本发明通过信息熵阈值区分干扰信号段和未受干扰信号段，克服现有技术在低信噪比场景下，能量阈值无法有效区分干扰和目标导致的抗干扰性能失效的不足，使得本发明具有在低信噪比下能够准确区分干扰和目标的优点。