專利名稱：基于北斗作為外輻射源的無源雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無源雷達(dá)信號(hào)處理方法，尤其涉及利用北斗衛(wèi)星作為外輻射 源的無源雷達(dá)領(lǐng)域內(nèi)的直達(dá)波干擾抑制方法。
背景技術(shù)：
近年來，基于外輻射源的無源探測(cè)雷達(dá)發(fā)展迅速。70年代末，捷克臺(tái)斯拉公司(現(xiàn) ERA公司)就研制了“RAM0HAKPTA-81 Soft Ball”系統(tǒng)，能跟蹤20個(gè)目標(biāo)。1998年推出了 “VERA-E”系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)跟蹤200批目標(biāo)，對(duì)空探測(cè)時(shí)最大作用距離450公里，方位瞬 時(shí)視場(chǎng)為120° (可選用360° )。90年代，美國(guó)Locldieed Martin公司研制出基于商業(yè)調(diào)頻廣播電臺(tái)和電視臺(tái) (50-500MHz)發(fā)射信號(hào)的無源探測(cè)系統(tǒng)“Silent kntry”，是目前較為領(lǐng)先的無源雷達(dá)探測(cè) 系統(tǒng)，可跟蹤固定翼飛機(jī)、旋翼機(jī)、巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈等。該系統(tǒng)天線尺寸為2. 3X2. 5m, 探測(cè)范圍可達(dá)到220公里，方位探測(cè)范圍達(dá)360 °，俯仰探測(cè)范圍為60 °，可以同時(shí)跟蹤100 批飛行目標(biāo)。當(dāng)利用FM調(diào)頻廣播作為外輻射源時(shí)，無源雷達(dá)探測(cè)精度可達(dá)到，水平方向 250m，豎直方向1000m，水平速度優(yōu)于2m/s。當(dāng)利用HDTV信號(hào)作為外輻射源的時(shí)候，無源探 測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)精度更優(yōu)?！癝ilent kntry”系統(tǒng)可以安置在固定或移動(dòng)平臺(tái)上，也可以安裝 在飛機(jī)、卡車上以方便部署。英國(guó)的“CellDar”雷達(dá)系統(tǒng)利用蜂窩電話信號(hào)作為外輻射源可探測(cè)、跟蹤和識(shí) 別陸上、海上和空中的移動(dòng)目標(biāo)，包括在樹叢中運(yùn)動(dòng)的車輛，理論上能夠探測(cè)野外環(huán)境中 10 15公里的地面目標(biāo)和100公里范圍內(nèi)的大型飛機(jī)。該雷達(dá)系統(tǒng)除了反射蜂窩電話基 站的輻射信號(hào)外，還可利用聲傳感器探測(cè)到目標(biāo)輻射出的噪聲，有助于確定目標(biāo)位置。沿海 岸線部署的“CellDar”雷達(dá)可用于艦船檢測(cè)、輔助搜救、領(lǐng)航、告警等任務(wù)。還可將其安裝 在預(yù)警機(jī)上形成無源預(yù)警能力，隱蔽地監(jiān)視空域，探測(cè)100公里以外的飛機(jī)。此外，歐洲各 國(guó)也利用地面廣播電視臺(tái)進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)。德國(guó)迪爾公司研制的無源多基地系統(tǒng)以 美GPSdS GL0NASS衛(wèi)星信號(hào)為外輻射源，其接收設(shè)備則采用了相控陣天線。我國(guó)對(duì)無源探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)的研究也越來越重視，其中尤其以民用信號(hào)為外輻射源 的雙(多)基地?zé)o源探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)備受關(guān)注。在70年代進(jìn)行“利用調(diào)幅廣播能量探測(cè)目標(biāo)” 的研究，分析了雜波對(duì)消的需求對(duì)系統(tǒng)線性度、相位飄移和相位抖動(dòng)的要求。國(guó)防科大、西 安電子科大、北京理工、南京理工、電子第38研究所等單位正在進(jìn)行以FM調(diào)頻廣播、移動(dòng)數(shù) 字電視、GSM信號(hào)作為外輻射源的無源探測(cè)雷達(dá)技術(shù)研究，電子第14研究所于2006年研制 出ΠΧ-20雙站無源測(cè)向和定位雷達(dá)，中國(guó)電子科技集團(tuán)西南電子設(shè)備研究所已經(jīng)于2009 年研制出了 DWL002被動(dòng)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。但是，我國(guó)基于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的無源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng) 尚處于探索之中，基于GPS衛(wèi)星信號(hào)的無源探測(cè)技術(shù)處于剛剛起步的階段，目前，國(guó)內(nèi)尚未 有利用我國(guó)自主研制的北斗衛(wèi)星信號(hào)作為外輻射源的無源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)研究。無源雷達(dá)在進(jìn)行空中飛行目標(biāo)檢測(cè)的時(shí)候，目標(biāo)回波通道主要受到直達(dá)波、多徑 和雜波等信號(hào)的干擾。由于采用外輻射源信號(hào)，空間傳播時(shí)多徑效應(yīng)較強(qiáng)，信號(hào)主要向地面發(fā)射，對(duì)目標(biāo)的波瓣增益較低，導(dǎo)致了實(shí)際接收到的目標(biāo)回波信號(hào)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直達(dá)波 信號(hào)功率，根據(jù)目標(biāo)的遠(yuǎn)近和系統(tǒng)參數(shù)情況，目標(biāo)回波信號(hào)和雜波的功率強(qiáng)度差異通常在 60-140dB。并且當(dāng)雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)和直達(dá)波干擾信號(hào)經(jīng)過相干匹配濾波后，直 達(dá)波信號(hào)仍然具有高的距離-多普勒副瓣，這些副瓣淹沒了遠(yuǎn)距離的微弱動(dòng)目標(biāo)回波信 號(hào)。因此，如何有效地在強(qiáng)干擾的環(huán)境下準(zhǔn)確檢測(cè)到空中飛行目標(biāo)成為基于北斗信號(hào)的無 源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)急待解決的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能消除直達(dá)波干擾的基于北斗作為外輻射源的無源 雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1，首先對(duì)M個(gè)陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行下變頻；2，將M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣；3，第1個(gè)子線陣在頻域內(nèi)的輸出為X1(Co)；4，將每個(gè)子線陣的輸出移相并取模的平方；5，對(duì)此時(shí)的K個(gè)方程依次遞減；6，將遞減后的方程組轉(zhuǎn)化為矩陣形式；7，利用最小二乘法求解均方意義下誤差最小的目標(biāo)回波估計(jì)值R = Bl，再轉(zhuǎn)換到 時(shí)域即可得到估計(jì)的信號(hào)。本發(fā)明所述的一種基于多元相位匹配原理的直達(dá)波干擾抑制方法，只要滿足信號(hào) 與干擾所處方向不同的假設(shè)，基于北斗的無源雷達(dá)系統(tǒng)只需要一個(gè)目標(biāo)接收通道而不需要 參考通道，相位匹配算法可以有效的去除雷達(dá)目標(biāo)回波通道中的直達(dá)波干擾，在直達(dá)波干 擾與目標(biāo)回波信號(hào)相關(guān)的情況下仍然具有很好的效果。


圖1是基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星作為外輻射源的無源雷達(dá)系統(tǒng)示意圖；圖2是基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星作為外輻射源的無源雷達(dá)信號(hào)處理過程；圖3是基于多元相位匹配方法進(jìn)行直達(dá)波抑制過程的實(shí)施框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。如圖1所示，基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星作為外輻射源的無源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)屬于多基地?zé)o 源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，在無源雷達(dá)接收端采用多元接收天線陣接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號(hào)， 此時(shí)接收端存在較強(qiáng)的直達(dá)波干擾。由圖2可知，每一個(gè)天線陣元都接收目標(biāo)回波信號(hào)，此時(shí)存在很強(qiáng)的直達(dá)波干擾。 首先對(duì)每個(gè)天線陣元接收到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，然后下變頻到中頻進(jìn)行處理，去除信 號(hào)中攜帶的導(dǎo)航信息，利用多元相位匹配方法進(jìn)行直達(dá)波抑制，對(duì)抑制后的信號(hào)進(jìn)行恒虛 警處理檢測(cè)目標(biāo)，最終利用定位算法對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行解算。結(jié)合圖3，本發(fā)明所述的基于多元相位匹配原理的直達(dá)波干擾抑制方法步驟如
5下1，首先對(duì)M個(gè)陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行下變頻；2，將M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣；3，第1個(gè)子線陣在頻域內(nèi)的輸出為X1(Co)；4，將每個(gè)子線陣的輸出移相并取模的平方；5，對(duì)此時(shí)的K個(gè)方程依次遞減；6，將遞減后的方程組轉(zhuǎn)化為矩陣形式；7，利用最小二乘法求解均方意義下誤差最小的目標(biāo)回波估計(jì)值R = Bl，再轉(zhuǎn)換到 時(shí)域即可得到估計(jì)的信號(hào)。本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法可以表述如下雷達(dá)接收系統(tǒng)采用M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣(其中M為接收系統(tǒng) 天線陣元個(gè)數(shù)，K為陣元組成的子線陣個(gè)數(shù))。子線陣1 陣元1到陣元(M-K+1)子線陣2 陣元2到陣元(M-K+2)
權(quán)利要求
1.一種基于北斗作為外輻射源的無源雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制方法，其特征是(1)首先對(duì)M個(gè)陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行下變頻；(2)將M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣；(3)第1個(gè)子線陣在頻域內(nèi)的輸出為X1(Co)；(4)將每個(gè)子線陣的輸出移相并取模的平方；(5)對(duì)此時(shí)的K個(gè)方程依次遞減；(6)將遞減后的方程組轉(zhuǎn)化為矩陣形式；(7)利用最小二乘法求解均方意義下誤差最小的目標(biāo)回波估計(jì)值R= Bl，再轉(zhuǎn)換到時(shí) 域即可得到估計(jì)的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗作為外輻射源的無源雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制方法，其 特征是其具體步驟為雷達(dá)接收系統(tǒng)采用M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣，其中M為接收系統(tǒng)天線 陣元個(gè)數(shù)，K為陣元組成的子線陣個(gè)數(shù)； 子線陣1 陣元1到陣元(M-K+1) 子線陣2:陣元2到陣元(M-K+2)子線陣K 陣元K到陣元M第1 (1≤1≤K)個(gè)子線陣的輸出信號(hào)為
全文摘要
本發(fā)明提供的是基于北斗作為外輻射源的無源雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制方法。首先對(duì)M個(gè)陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行下變頻；將M個(gè)接收陣元組成互相重疊的K個(gè)子線陣；第1個(gè)子線陣在頻域內(nèi)的輸出為Xl(ω)；將每個(gè)子線陣的輸出移相并取模的平方；對(duì)此時(shí)的K個(gè)方程依次遞減；將遞減后的方程組轉(zhuǎn)化為矩陣形式；利用最小二乘法求解均方意義下誤差最小的目標(biāo)回波估計(jì)值R＝B+X，再轉(zhuǎn)換到時(shí)域即可得到估計(jì)的信號(hào)。只要滿足信號(hào)與干擾所處方向不同的假設(shè)，基于北斗的無源雷達(dá)系統(tǒng)只需要一個(gè)目標(biāo)接收通道而不需要參考通道，相位匹配算法可以有效的去除雷達(dá)目標(biāo)回波通道中的直達(dá)波干擾，在直達(dá)波干擾與目標(biāo)回波信號(hào)相關(guān)的情況下仍然具有很好的效果。
文檔編號(hào)G01S7/36GK102096067SQ201010565660
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者黨超, 劉丹, 單志明, 呂東澤, 吳述敏, 周宇, 徐定杰, 沈鋒, 蓋猛, 賀瑞 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)