一種用于主動隱身的時間反演電磁對消方法技術

本發明專利技術提供一種基于時間反演電磁波聚焦傳輸的主動式電磁對消方法，屬于電磁隱身以及電子對抗領域。本發明專利技術方法首先利用Clean算法提取信道沖擊響應，然后根據離散的沖擊響應值，在對應時間軸上進行翻轉，再利用翻轉后的沖擊響應，對脈沖進行調制，得到時間反演電磁脈沖回傳信號，最后利用對消信號產生天線將回傳信號發射出去，通過時間反演聚焦傳輸，將電磁能量聚焦在敵方雷達接收天線處，用以對消從目標返回到敵方雷達接收天線的回波信號。本方法實現對消系統與目標的分離，可以進行一對多的電子支援，且利用等效信道沖擊響應在時間軸上的特性，可以簡單快速的構造出對消信號，無需進行繁瑣計算。

【技術實現步驟摘要】
一種用于主動隱身的時間反演電磁對消方法
本專利技術屬于電磁隱身以及電子對抗領域，具體涉及一種基于時間反演電磁波傳輸的電磁對消方法。
技術介紹
電磁隱身是當今世界各國發展中的一個重要研究課題，其核心是實現己方目標不被敵方雷達探知。當前，電磁隱身主要以電磁能量吸收、角反射、散射、透射等物理機制，來降低目標的可探測信息，主要技術包括：吸波材料隱身和外形隱身以及最新研究的等離子體隱身。吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的介質損耗使電磁波能量轉化為熱能，或者其他形式的能量而耗散掉的一類材料，如鐵氧體吸波材料，由于其強烈的鐵磁共振吸收和磁導率的頻散效應，所以能夠能過自然共振吸收電磁波。具體參考文獻“張健，張文彥，奚正平.隱身吸波材料的研究進展[J].稀有金屬材料與工程，2008,37(4)”。外形隱身就是通過改變傳統目標的外形，使雷達探測波的回波方向偏離的一種技術。等離子體隱身技術是利用等離子體回避探測的一種技術，等離子體能夠吸收吸收雷達電磁波，當外界電磁波頻率與目標等離子體頻率不同時，通過波與帶電粒子的相互作用，把波的能量轉移到等離子體的帶電粒子上。比如文獻“YuanZC，ShiJM，WangJC.ExperimentalStudiesofMicrowaveReflectionandAttenuationbyPlasmasProducedbyBurningChemicalsinAtmosphere.PlasmaScienceandTechnology.2007”中分析了大氣中等離子體對電磁波反射和衰減的影響。上述傳統的隱身技術屬于一種被動的，雖然發展迅速、應用范圍不斷擴大，但也存在許多弊端。如吸波材料和涂層等研制復雜、不便維護、對長波雷達效果不佳；采用隱身外形設計加工制造難度大，影響飛行器氣動性能。針對這些缺陷，發展而來的就是主動隱身技術。主動隱身技術是一種采用有源干擾或者無源干擾方法來規避敵方雷達探測設備探測的一種技術，包括低截獲概率雷達、雷達干擾技術以及電磁對消技術等。其中電磁對消技術針對雷達依靠電磁波回波來探測目標的特性，通過發射一個與回波信號幅度相等、相位相反的信號去對消回波，使得目標在雷達上消失，具體參考文獻“王野.主動反雷達隱身技術.現代兵器.2006.5”。不過傳統的電磁對消技術發射的電磁波方向必須與反射波方向一致，計算機還要知道目標的反射特性,同時發射時間還要與入射波配合，因此整個系統十分復雜。特別是有源目標如天線、雷達等，本身需要對外發射電磁波，如果采用傳統的電磁波傳輸方式進行對消，將會影響本身的探測信號。時間反演(Timereversal,TR)是一種新型的自適應空間電磁波傳播技術，它能夠實現空-時同步聚焦。文獻“WangB，WuY，HanF，etal.Greenwirelesscommunicationsatime-reversalparadigm[J].IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications，2011，29(8):1698-1710”中指出基于TR技術的傳輸發射功率消耗比沒有TR技術支持的低20％。文獻“葛廣頂，王秉中，黃海燕，鄭罡.時間反演電磁波超分辨率特性[J]，物理學報，2009年12期”和文獻“周洪澄，王秉中.時間反演電磁波在金屬絲陣列媒質中的超分辨率聚焦.物理學報.2013vol.62,No.11”中指出了TR電磁波超分辨率特性。用TR技術替代傳統的電磁波傳播技術進行電磁對消，利用空-時聚焦特性將對消電磁波精確的傳輸到需要的位置。特別針對天線、雷達等需要向外發射電磁波的有源目標，容易被敵方雷達截獲探測信號而暴露自身位置，而由于傳統電磁波傳輸的對消技術發射的電磁波需要與回波信號方向相同，將會影響本身探測信號，而采用TR技術可以突破這種限制，通過實現對消設備和隱身目標的分離，使得有源目標能夠在發射信號時隱身。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于時間反演電磁波聚焦傳輸的主動式電磁對消方法，該方法借助時間反演電磁波回傳的空-時聚焦特性，在特定的時刻和位置產生一個與探測回波信號幅度相當、相位相反的對消信號，進而在敵方接收機處實現與探測回波信號對消。雷達探測目標的原理是通過天線將電磁能量輻射至空間中，電磁波集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內的目標后，將沿各個方向產生反射，其中一部分電磁能量反射會雷達方向，被雷達天線獲取。雷達經過信號處理機，提取出包含在回波中的信息，獲得目標的距離、方向、速度等。如果使敵方雷達獲得錯誤的回波或者接收不到回波，敵方就不能獲得目標的準確信息，從而實現目標的隱身。本專利技術采用如下技術方案：一種基于時間反演電磁波聚焦傳輸的主動式電磁對消方法，該方法在需要信號對消的目標區域之外放置一個全向性天線，首先利用Clean算法提取探測方雷達探測信號與所述全向性天性之間的信道沖擊響應h(t)，然后把離散的沖擊響應值在對應時間軸上進行時間上的反轉得響應h(-t)，再利用反轉后的沖擊響應對需要信號對消的目標區域在探測方信號下產生的回波信號x(t)進行調制，得到時間反演電磁脈沖回傳信號其中β為信號補償系數，最后利用所述全向性天線將時間反演電磁脈沖回傳信號發射出去，通過時間反演聚焦傳輸，將電磁能量聚焦在探測方雷達的接收天線處，用以對消從目標區域返回到敵方雷達接收天線的回波信號x(t)。與傳統主動對消技術不同的地方是：本專利技術方法實現對消系統與目標的分離，可以進行一對多的電子支援，而且利用等效信道沖擊響應在時間軸上的特性，可以很簡單快速的構造出對消信號，不需要進行繁瑣的計算。特別是在復雜環境中，信號如果采用普通傳輸方式會因為多徑而嚴重受到干擾，導致對消波形不能在對消處精確還原，但是運用時間反演傳輸技術可以進行多徑抑制，將對消波形在對消處精確還原，而且反過來利用了多徑能量，同時也降低了發射天線的功耗。本專利技術的有益效果是：(1)對消信號的傳輸利用了時間反演技術的空時聚焦特性，將電磁能量準確傳輸到目標位置，降低發射機功率，不同于傳統的射頻對消技術，而是實現了對消設備和隱身目標的分離，可以對多目標進行遠程電子支援，實現多通道的對消，降低成本；(2)本專利技術利用時間反演等效信道沖擊響應的性質，快速簡便構造對消信號，不需要繁瑣的計算過程；(3)本專利技術在隱身領域有著很大的應用前景，與傳統主動對消技術對消從目標剛反射出的回波信號不同，本專利技術直接對消敵方雷達天線接收處的回波信號；通過這項技術可以實現針對有源目標體，包括發射信號時的天線、雷達的隱身，特別是潛入對方陣地時進行電子欺騙，使得敵方不知道在被探測，同時利用時間反演技術的超分辨率特性，可以在電子對抗領域中，當我方接收機被敵方進行干擾壓制的時候，通過分析干擾信號波形，建立對消信號，進行精確對消，而不引入干擾。附圖說明圖1為本專利技術所述的時間反演電磁對消方法的基本原理框圖；圖2為本專利技術所述的時間反演電磁對消方法的整體流程圖；圖3為本專利技術實施例中所采用的cst仿真模型；圖4為本專利技術實施例中天線2與1之間的信號；圖5為本專利技術實施例中天線2與3之間的信號；圖6為本專利技術實施例中clean算法所需的模版信號；圖7為本專利技術實施例中天線2與1之間的信道沖擊響應；圖8為本專利技術實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于主動隱身的時間反演電磁對消方法，該方法首先在需要信號對消的目標區域之外放置一個全向性天線即對消信號發射天線，利用Clean算法提取探測方雷達探測信號與所述全向性天性之間的信道沖擊響應h(t)，然后把離散的沖擊響應值在對應時間軸上進行時間上的反轉得響應h(?t)，再利用反轉后的沖擊響應對需要信號對消的目標區域在探測方信號下產生的回波信號x(t)進行調制，得到時間反演電磁脈沖回傳信號其中β為信號補償系數，最后利用所述全向性天線將時間反演電磁脈沖回傳信號發射出去，通過時間反演聚焦傳輸，將電磁能量聚焦在探測方雷達的接收天線處，用以對消從目標區域返回到探測方雷達接收天線的回波信號x(t)。

【技術特征摘要】
1.一種用于主動隱身的時間反演電磁對消方法，該方法首先在需要信號對消的目標區域之外放置一個全向性天線即對消信號發射天線，利用Clean算法提取探測方雷達探測信號與所述全向性天線之間的信道沖擊響應h(t)，然后把離散的沖擊響應值在對應時間軸上進行時間上的反轉得響應h(-t)，再利用反轉后的沖擊響應對需要信號對消的目標區域在探測方信號下產生的回波信號x(t)進行調制，得到時間反演電磁脈沖回傳信號其中β為信號補償系數，最后利用所述全向性天線將時間反演電磁脈沖回傳信號發射出去，通過時間反演聚焦傳輸，將電磁能量聚焦在探測方雷達的接收天線處，用以對消從目標區域返回到探測方雷達接收天線的回波信號x(t)。2.根據權利要求1所述的用于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙德雙，羅耀新，陳志新，王秉中，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51