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摘 要：伪码具有抗干扰能力强的特点势必会在诸多领域得到广泛应用，因此研究如何有效的识别和干扰该制导信号十分必要。本文首先给出了伪码产生的机理及特性，然后利用伪码的均衡性、游程分布和自相关等特性识别伪码激光制导信号码元宽度和周期，最后研究了误码和延迟误差对干扰效果产生的影响，分析了上述影响因素产生的原因并给出了相应的减少方法。
关键词：伪码序列 识别 干扰效果 误差分析
中图分类号：TN977 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0076-03
1 伪码产生的机理及特性
目标指示器中的伪码是通过线性反馈移存器来完成的。
图1为一般的线性反馈移存器原理方框图，图中各级移存器的状态用ai=0或1（i为整数）。反馈线的连接状态用ci表示，ci=1表示此线接通（参加反馈）；ci =0表示此线断开（不参加反馈）。一个n级移存器经过n次移位后左端新得到的输入an可以由（1）式所建立的数学模型来表示：
此式描述了移位输入ak与移位前各级状态的关系。利用伪码的均衡性、游程分布和自相关等特性对伪码激光制导信号进行识别。
2 伪码激光制导信号识别
2.1 获取伪码信号码元宽度
利用伪码信号的游程分布规律来识别单个码元宽度。在伪码序列中，长度为1的游程占游程总数的1/2，长度为2的游程占游程总数的1/4，长度为3的游程占1/8，…。严格讲，长度为k的游程数目占游程总数的2-k。
图2给出了码元宽度电路实现的原理图。计数器对高频时钟进行计数，计数器的控制信号就是接收到的伪随机码。计数器1在控制信号的任意一个上升沿开始计数，在随后的下降沿停止计数，同时计数器2开始计数，在随后的上升沿停止计数，同时计数器3开始计数，在随后的下降沿停止计数……这样，N个计数器记录了伪码序列N个游程中采得的采样点。当计数完毕之后，通过比较输出最小的计数值，也就是单个码元宽度中采得的高频时钟周期个数，将这个数字与高频时钟的周期相乘就可以得到码元的宽度。每个游程的长度确定，码元宽度确定，也就知道伪码序列的编码架构。
2.2 伪码信号周期识别
2.2.1 相关法
伪码信号的自相关函数的周期与伪码周期是相同的，而伪码自相关函数模型如式（3）所示，利用这个性质可以检测伪码周期：对得到的伪码序列进行自相关运算，然后进行峰值检测，两个峰值之间的长度就是伪码序列的周期，如图3所示。
（3）
2.2.2 比较法
伪码序列是一个周期序列，因此可以利用它的周期特性来测周期，电路原理如图5所示。对取得的序列取前N位和后N位进行比较，如果相同则伪码的周期可能为N。 这里的N是伪码可能的周期，对长度为n的移位寄存器产生伪码的周期只能是2n-1，因此N的值仅限于3，7，15，31，63，…，这是伪码制导信号有别于其他制导信号的一大特点。而伪码采用的周期都比较小，所以N的可能值很小，并不需要很多的并行支路，有利于对周期的检测。
3 干扰方案
如果准确的知道伪码的周期T，每个游程的长度以及伪码识别干扰系统识别伪码所占用时间τ，就可以有效的干扰导弹对目标的识别。具体实施方案：如图1所示，将识别的伪码制导信号发射到被保护目标附近具有高反射率的假目标，假目标漫反射的干扰信号被激光导引头的波门接收，且干扰信号与制导信号相比，强度更强，到达激光导引头的时间也比制导信号超前（超前量的大小在本文的4.2延时误差详细讨论），则激光导引头可能将干扰信号当作制导信号处理，那么激光半主动制导武器就会把假目标当作攻击对象，从而达到了将激光制导武器从被保护目标引偏的目的，因此目标得到了有效地保护[3]。
4 影响干扰效果的因素
4.1 误码
4.1.1 理论分析
在截获的过程中，由于伪码本身不容易识别以及总存在一定的噪声，所以误码总是存在的。其误码率如式（4）所示[4]
由于伪码序列是周期序列，且每个码元互不相关，所以在一个周期内存在k个误码的概率为
对含有误码的伪码作自相关运算，主瓣峰值和副瓣值都将发生变化，将直接影响周期T的测量。具体的说，主瓣峰值要降低，旁瓣峰值要增加；且误码越多，其趋势越明显，以至于不能区分其主瓣和旁瓣的大小，也就不能正确的度量出伪码的周期。
4.1.2 仿真结果及分析
以周期N=31的伪码序列为例来分析存在误码时对周期识别的影响，根据图5所示的仿真结果（作归一化处理），得出以下结论：
（1）随着误码数的增加，主瓣峰值下降，旁瓣峰值上升，这与以上的理论分析一致。
（2）误码数一定而误码出现的位置不同时，不影响此时主瓣峰值的大小，只影响旁瓣峰值出现的位置。
（3）实验结果（归一化处理）显示，周期N=15的伪码序列能允许的最大误码数为6，周期N=31的伪码序列能允许的最大误码数为13。
4.1.3 减少误码的措施
（1）减少噪声功率，提高信噪比。在电路设计中尽可能的使用低噪声、低功耗的元器件，同时也可以设计专门的电路来减少噪声功耗，提高信噪比，以减少误差。
（2）选择合适的判决电平。在信噪比一定的情况下，选择适当的判决电平也可以减少误码。
4.2 延时误差
4.2.1 理论分析
伪码激光制导信号延迟的时间τ1由式（6）决定：
如图1所示，R1为激光目标指示器与伪码识别与干扰系统之间的距离，R2假目标与激光导引头之间的距离，C是光速，τ1是伪码识别与干扰系统识别伪码制导信号所需的时间。一般来说R1/C、R2/C与τ1相比都可以忽略不计。
为了保证与伪码制导信号同步，需要人为的延迟时间τ2后再向假目标发射干扰信号。τ2取值与（T-τ1）有关，其中T为伪码制导信号的周期。
4.2.2 仿真结果及分析
（1）若τ2>（T-τ1），偽码制导信号先于干扰信号到达激光导引头波门，干扰失败；
（2）若τ2=（T-τ1），伪码制导信号与干扰信号同时到达激光导引头波门，但是干扰信号强度更强，也能起一定的干扰效果，但是同时到达的几率极低。
（3）若τ2<（T-τ1），干扰信号先于伪码制导信号到达激光导引头波门，可以成功的干扰，干扰成功率和提前到达的时间有关。对于波门宽度分别为200μs、300μs和500μs的固定波门来说，提前到达时间分别要小于2μs、3μs和5μs；对于波门宽度分别为30μs和50μs的实时波门来说，提前到达时间分别要小于0.3μs和0.5μs[5]。
5 结语
伪码序列具有抗干扰能力强又便于重复产生和处理的特点势必在激光制导中得到应用，所以研究如何识别和干扰很有必要。本文给出了识别伪码的方法、提出了干扰方案以及对影响干扰效果的诸多因素分析，得出了一些有意义的结论，这为硬件电路的设计和改善提供了依据。
参考文献
[1] 巨养峰，马宝强，姚梅，等.激光制导信号的编码和干扰技术[J].电光与控制，2007（2）：85-86，95.
[2] 樊昌信，张甫翊，徐炳祥.通信原理[M].国防大学出版社，2001：326-335.
[3] 安化海，闫秀生，郑荣山.激光制导信号的编码分析及识别处理技术[J].光电对抗及无源干扰，1996（3）：26-30.
[4] 胡泽宾，赵惠昌.伪码引信瞄准式欺骗性干扰机干扰效果的影响因素研究[J].宇航学报，2005（11）：743-749.
[5] 童忠诚.激光角度欺骗干扰信号超前时间的仿真研究[J].兵工学报，2008（5）： 633-636.
关键词：伪码序列 识别 干扰效果 误差分析
中图分类号：TN977 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0076-03
1 伪码产生的机理及特性
目标指示器中的伪码是通过线性反馈移存器来完成的。
图1为一般的线性反馈移存器原理方框图，图中各级移存器的状态用ai=0或1（i为整数）。反馈线的连接状态用ci表示，ci=1表示此线接通（参加反馈）；ci =0表示此线断开（不参加反馈）。一个n级移存器经过n次移位后左端新得到的输入an可以由（1）式所建立的数学模型来表示：
此式描述了移位输入ak与移位前各级状态的关系。利用伪码的均衡性、游程分布和自相关等特性对伪码激光制导信号进行识别。
2 伪码激光制导信号识别
2.1 获取伪码信号码元宽度
利用伪码信号的游程分布规律来识别单个码元宽度。在伪码序列中，长度为1的游程占游程总数的1/2，长度为2的游程占游程总数的1/4，长度为3的游程占1/8，…。严格讲，长度为k的游程数目占游程总数的2-k。
图2给出了码元宽度电路实现的原理图。计数器对高频时钟进行计数，计数器的控制信号就是接收到的伪随机码。计数器1在控制信号的任意一个上升沿开始计数，在随后的下降沿停止计数，同时计数器2开始计数，在随后的上升沿停止计数，同时计数器3开始计数，在随后的下降沿停止计数……这样，N个计数器记录了伪码序列N个游程中采得的采样点。当计数完毕之后，通过比较输出最小的计数值，也就是单个码元宽度中采得的高频时钟周期个数，将这个数字与高频时钟的周期相乘就可以得到码元的宽度。每个游程的长度确定，码元宽度确定，也就知道伪码序列的编码架构。
2.2 伪码信号周期识别
2.2.1 相关法
伪码信号的自相关函数的周期与伪码周期是相同的，而伪码自相关函数模型如式（3）所示，利用这个性质可以检测伪码周期：对得到的伪码序列进行自相关运算，然后进行峰值检测，两个峰值之间的长度就是伪码序列的周期，如图3所示。
（3）
2.2.2 比较法
伪码序列是一个周期序列，因此可以利用它的周期特性来测周期，电路原理如图5所示。对取得的序列取前N位和后N位进行比较，如果相同则伪码的周期可能为N。 这里的N是伪码可能的周期，对长度为n的移位寄存器产生伪码的周期只能是2n-1，因此N的值仅限于3，7，15，31，63，…，这是伪码制导信号有别于其他制导信号的一大特点。而伪码采用的周期都比较小，所以N的可能值很小，并不需要很多的并行支路，有利于对周期的检测。
3 干扰方案
如果准确的知道伪码的周期T，每个游程的长度以及伪码识别干扰系统识别伪码所占用时间τ，就可以有效的干扰导弹对目标的识别。具体实施方案：如图1所示，将识别的伪码制导信号发射到被保护目标附近具有高反射率的假目标，假目标漫反射的干扰信号被激光导引头的波门接收，且干扰信号与制导信号相比，强度更强，到达激光导引头的时间也比制导信号超前（超前量的大小在本文的4.2延时误差详细讨论），则激光导引头可能将干扰信号当作制导信号处理，那么激光半主动制导武器就会把假目标当作攻击对象，从而达到了将激光制导武器从被保护目标引偏的目的，因此目标得到了有效地保护[3]。
4 影响干扰效果的因素
4.1 误码
4.1.1 理论分析
在截获的过程中，由于伪码本身不容易识别以及总存在一定的噪声，所以误码总是存在的。其误码率如式（4）所示[4]
由于伪码序列是周期序列，且每个码元互不相关，所以在一个周期内存在k个误码的概率为
对含有误码的伪码作自相关运算，主瓣峰值和副瓣值都将发生变化，将直接影响周期T的测量。具体的说，主瓣峰值要降低，旁瓣峰值要增加；且误码越多，其趋势越明显，以至于不能区分其主瓣和旁瓣的大小，也就不能正确的度量出伪码的周期。
4.1.2 仿真结果及分析
以周期N=31的伪码序列为例来分析存在误码时对周期识别的影响，根据图5所示的仿真结果（作归一化处理），得出以下结论：
（1）随着误码数的增加，主瓣峰值下降，旁瓣峰值上升，这与以上的理论分析一致。
（2）误码数一定而误码出现的位置不同时，不影响此时主瓣峰值的大小，只影响旁瓣峰值出现的位置。
（3）实验结果（归一化处理）显示，周期N=15的伪码序列能允许的最大误码数为6，周期N=31的伪码序列能允许的最大误码数为13。
4.1.3 减少误码的措施
（1）减少噪声功率，提高信噪比。在电路设计中尽可能的使用低噪声、低功耗的元器件，同时也可以设计专门的电路来减少噪声功耗，提高信噪比，以减少误差。
（2）选择合适的判决电平。在信噪比一定的情况下，选择适当的判决电平也可以减少误码。
4.2 延时误差
4.2.1 理论分析
伪码激光制导信号延迟的时间τ1由式（6）决定：
如图1所示，R1为激光目标指示器与伪码识别与干扰系统之间的距离，R2假目标与激光导引头之间的距离，C是光速，τ1是伪码识别与干扰系统识别伪码制导信号所需的时间。一般来说R1/C、R2/C与τ1相比都可以忽略不计。
为了保证与伪码制导信号同步，需要人为的延迟时间τ2后再向假目标发射干扰信号。τ2取值与（T-τ1）有关，其中T为伪码制导信号的周期。
4.2.2 仿真结果及分析
（1）若τ2>（T-τ1），偽码制导信号先于干扰信号到达激光导引头波门，干扰失败；
（2）若τ2=（T-τ1），伪码制导信号与干扰信号同时到达激光导引头波门，但是干扰信号强度更强，也能起一定的干扰效果，但是同时到达的几率极低。
（3）若τ2<（T-τ1），干扰信号先于伪码制导信号到达激光导引头波门，可以成功的干扰，干扰成功率和提前到达的时间有关。对于波门宽度分别为200μs、300μs和500μs的固定波门来说，提前到达时间分别要小于2μs、3μs和5μs；对于波门宽度分别为30μs和50μs的实时波门来说，提前到达时间分别要小于0.3μs和0.5μs[5]。
5 结语
伪码序列具有抗干扰能力强又便于重复产生和处理的特点势必在激光制导中得到应用，所以研究如何识别和干扰很有必要。本文给出了识别伪码的方法、提出了干扰方案以及对影响干扰效果的诸多因素分析，得出了一些有意义的结论，这为硬件电路的设计和改善提供了依据。
参考文献
[1] 巨养峰，马宝强，姚梅，等.激光制导信号的编码和干扰技术[J].电光与控制，2007（2）：85-86，95.
[2] 樊昌信，张甫翊，徐炳祥.通信原理[M].国防大学出版社，2001：326-335.
[3] 安化海，闫秀生，郑荣山.激光制导信号的编码分析及识别处理技术[J].光电对抗及无源干扰，1996（3）：26-30.
[4] 胡泽宾，赵惠昌.伪码引信瞄准式欺骗性干扰机干扰效果的影响因素研究[J].宇航学报，2005（11）：743-749.
[5] 童忠诚.激光角度欺骗干扰信号超前时间的仿真研究[J].兵工学报，2008（5）： 633-636.