基于脈沖相位調(diào)制的雷達(dá)信號(hào)水印技術(shù)概述目錄TOC\o"1-3"\h\u30840基于脈沖相位調(diào)制的雷達(dá)信號(hào)水印技術(shù)概述 1150371.1雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字水印需求 1133411.2基于脈沖相位調(diào)制的雷達(dá)發(fā)射脈沖數(shù)字水印 2109141.3仿真實(shí)驗(yàn) 41.1雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字水印需求在當(dāng)前雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用中，憑借著發(fā)射功率的可控性，脈沖體制的雷達(dá)系統(tǒng)使用率相對(duì)較高。而隨著雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)研究的不斷深入，以及對(duì)脈沖體制雷達(dá)的原理認(rèn)知不斷深入的情況下，針對(duì)脈沖體制雷達(dá)的電子干擾技術(shù)也隨之涌現(xiàn)出來。作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的前沿環(huán)節(jié)，圍繞雷達(dá)系統(tǒng)的干擾與抗干擾技術(shù)博弈，是當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)需要爭(zhēng)奪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在現(xiàn)有針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的干擾技術(shù)中，以有源壓制性干擾與有源欺騙式干擾兩類為主。壓制性干擾在雷達(dá)信號(hào)的頻帶與能量方面進(jìn)行壓制，但隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前雷達(dá)系統(tǒng)采用的發(fā)射信號(hào)帶寬相對(duì)較寬，能量也相對(duì)較大，這使得干擾機(jī)在形成壓制性干擾的過程中，對(duì)干擾機(jī)自身的性能要求不斷提高，從而導(dǎo)致對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)施壓制性干擾的代價(jià)不斷提高。相對(duì)于壓制性干擾信號(hào)，欺騙式干擾信號(hào)的形式相對(duì)靈活，其目的在于混淆雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的判斷，在雷達(dá)系統(tǒng)中形成具有虛假速度信息與虛假距離信息的假目標(biāo)。同時(shí)，避免了干擾機(jī)系統(tǒng)的大功率場(chǎng)景，也使得干擾機(jī)的隱蔽性得到了保證，在一定程度上提高了干擾機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存能力。另一方面，隨著現(xiàn)在電子技術(shù)的不斷發(fā)展，憑借數(shù)字存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，干擾機(jī)能夠在脈沖轉(zhuǎn)發(fā)周期內(nèi)，高效的收集雷達(dá)發(fā)射信號(hào)并進(jìn)行假目標(biāo)調(diào)制。因此，圍繞現(xiàn)代干擾機(jī)系統(tǒng)的雷達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙式干擾技術(shù)的研究，成為了當(dāng)前針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)字干擾技術(shù)研究的熱點(diǎn)。從雷達(dá)系統(tǒng)的角度出發(fā)，如何應(yīng)對(duì)干擾機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)與欺騙，是保證戰(zhàn)場(chǎng)上雷達(dá)系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要待研究技術(shù)。針對(duì)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的數(shù)字水印技術(shù)，其目的在于對(duì)雷達(dá)的發(fā)射脈沖進(jìn)行有效的標(biāo)記，從而能夠在接收端將轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)與真實(shí)的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。綜合以上分析，本論文將本章節(jié)圍繞針對(duì)雷達(dá)信號(hào)的脈沖編碼水印技術(shù)展開仿真實(shí)驗(yàn)研究。1.2基于脈沖相位調(diào)制的雷達(dá)發(fā)射脈沖數(shù)字水印為提供雷達(dá)系統(tǒng)相鄰發(fā)射脈沖間的可分性，同時(shí)又盡可能的降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，論文在本節(jié)采用一種基于一般性雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的數(shù)字水印方法，這樣可以有效地避免因設(shè)計(jì)特定發(fā)射信號(hào)而帶來的新增復(fù)雜度。下面將對(duì)本文采用的方法進(jìn)行詳細(xì)的論述。當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)送脈沖串內(nèi)的脈沖數(shù)為時(shí)，則對(duì)應(yīng)共個(gè)發(fā)射脈沖，此時(shí)構(gòu)造一個(gè)維的隨機(jī)數(shù)向量，其中向量?jī)?nèi)各元素為互不相同的隨機(jī)數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)第個(gè)發(fā)射脈沖調(diào)制一個(gè)附加相位 （1.1）此時(shí)，第個(gè)發(fā)射脈沖基帶信號(hào)具有一個(gè)隨機(jī)的初始相位，則目標(biāo)回波信號(hào)脈沖與干擾信號(hào)脈沖之間的對(duì)應(yīng)相位關(guān)系如圖1.1所示。圖1.1發(fā)射信號(hào)與欺騙干擾信號(hào)相位對(duì)比圖從圖中可以看到目標(biāo)回波信號(hào)與轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的相位信息不同，這種差異提供了目標(biāo)回波與干擾信號(hào)基于相位的可分性，從而為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾抑制提供了思路。在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在的情況下，雷達(dá)系統(tǒng)所接收的第個(gè)回波脈沖信號(hào)可以表示為（1.2）其中，與分別為第個(gè)干擾分量的幅值、時(shí)延與多普勒頻率。同樣的，，與分別為第目標(biāo)的反射系數(shù)、時(shí)延與多普勒頻率。至此，本論文采用給各發(fā)射脈沖信號(hào)調(diào)制附加相位的方式，為各發(fā)射脈沖添加了相應(yīng)的識(shí)別標(biāo)志，即本章節(jié)所提到的雷達(dá)發(fā)射脈沖數(shù)字水印。為了在式（1.2）的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)與欺騙干擾信號(hào)的分離，本論文中采用一種基于隨機(jī)調(diào)制相位的非線性FFT變換以實(shí)現(xiàn)上述目的。假設(shè)由個(gè)回波脈沖組成的回波脈沖群為 則設(shè)計(jì)一個(gè)變換頻率為的非線性FFT變換向量 則對(duì)應(yīng)的頻域變換分量可以表示為 其中當(dāng)非線性變換頻率與真實(shí)目標(biāo)的多普勒頻率保持一致時(shí)，真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)可以獲得倍的增益，即 而相對(duì)的，對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)而言，由于，則在非線性FFT變換后，頻譜分量依然存在相位殘留，則干擾信號(hào)無法獲得類似真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)的增益，即 因此，通過上述針對(duì)脈沖隨機(jī)附加相位調(diào)制的非線性FFT變換，可以有效的提高真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)的相對(duì)增益，以獲得真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)與欺騙式干擾信號(hào)的能量差異，從而為接收端區(qū)分干擾信號(hào)與真實(shí)目標(biāo)回波提供可能性。1.3仿真實(shí)驗(yàn)本節(jié)內(nèi)容對(duì)上述基于雷達(dá)發(fā)射脈沖相位水印與非線性FFT變換的干擾信號(hào)抑制方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要仿真驗(yàn)證。圖1.3給出了分別采用上述調(diào)制相位水印與未添加水印情況下的目標(biāo)參數(shù)估計(jì)結(jié)果，如圖所示，在欺騙干擾存在的情況下，若不憑借調(diào)制相位水印，目標(biāo)參數(shù)估計(jì)結(jié)果將受到干擾信號(hào)影響，從而導(dǎo)致如圖中所示的真實(shí)目標(biāo)丟失的情況。另一方面，通過采用上文中介紹的調(diào)制相位水印技術(shù)，可以看到估計(jì)得到目標(biāo)參數(shù)與真實(shí)目標(biāo)參數(shù)一致，說明欺騙干擾信號(hào)得到了有效的抑制。圖1.2目標(biāo)參數(shù)估計(jì)平面本文隨后對(duì)不同信噪比以及不同信干比情況下的目標(biāo)檢測(cè)概率做了仿真實(shí)驗(yàn)，得到