專利名稱：一種基于多電臺信號的無源雷達處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于雷達通信技術領域，尤其涉及一種基于多電臺信號的無源雷達處理方法。
背景技術：
隱身技術的發(fā)展給防空雷達系統帶來了空前的壓力。無源雷達由于較低的載頻對隱身目標的探測具有先天性的優(yōu)勢，但現有的無源雷達系統，一般使用單一外輻射源，即單個電臺的信號對目標進行探測，導致系統可利用的信號功率有限，作用距離和探測性能等受到了限制。
發(fā)明內容
針對現有技術中的無源雷達一般都使用單一的外輻射源對目標進行探測導致的作用距離較小和檢測性能較差的技術問題，有必要提供一種利用多個外輻射源信號的無源雷達技術，同時，為充分獲得檢測信噪比上的優(yōu)勢，還有必要實現多個信號的相參合成。本發(fā)明公開了一種基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其具體包含以下步驟 步驟一、對雷達主通道接收到的多個電臺目標回波信號進行下變頻和低通濾波，提取
出各個電臺的目標回波基帶信號；同時，對雷達輔助通道接收到的多個電臺直達波信號進行下變頻和低通濾波處理，提取出各個電臺的直達波基帶信號；
步驟二、對步驟一處理得到的各個電臺目標回波信號進行干擾抑制濾波，抑制掉其中的干擾信號；
步驟三、對步驟二處理后的目標回波信號進行相關處理，即匹配濾波，得到匹配輸出信
號；
步驟四、對匹配輸出信號進行相位補償后，進行相參合成，然后送入檢測器進行目標檢測。優(yōu)選地，上述步驟三具體為
步驟1、對電臺 的目標回波信號按相應的多普勒滑動間隔進行多普勒預補償處理； 步驟2、對每個滑動間隔的多普勒預補償處理結果進行快速傅立葉變換； 步驟3、對電臺ι—的直達波信號進行快速傅立葉變換和取共軛處理； 步驟4、將步驟3的輸出與步驟2的輸出相乘； 步驟5、將步驟4的輸出進行快速傅立葉逆變換； 其中f =IA---, W, 表示第 個電臺。優(yōu)選地，上述步驟四具體為
計算出每個“距離-速度”檢測單元的相位補償項，將各電臺二維相關處理的輸出，按不同的“距離-速度”檢測單元進行相位補償，并將相位補償處理的N個輸出進行相參合成。優(yōu)選地，上述第i個通道的檢測單元Cr，v)的相位補償項為其中，Γ為時間延遲量，反映距離信息，^為速度量；瘙是在目標方向上各發(fā)射通道間的空間相位差，各直達波信號間的發(fā)射天線空間相位差；％和#| 分別表示目標接收通道和直達波接收通道混頻等處理可能引入的附加相位；一“2^9是直達波傳輸延遲相位項， 石為各個電臺的載波頻率，Q為直達波傳輸延遲；β—Μ^^ΛΚ是因頻差并由目標距離延遲導致的相位項，它既是各信號頻差的函數，又是目標距離延遲τ的函數，且M為第，個
電臺相對于第，個電臺的頻率間隔(Ai^-O )，^4=^ _ &為各電臺信號間的多普勒頻率 1ΔΛ -uc差。本發(fā)明的有益效果為將無源雷達原有的僅采用單一外輻射源的方案變更為利用多個輻射源信號的處理方案，通過多輻射源信號的相參合成，實現無源雷達檢測信噪比的大幅提高，從而增大無源雷達的作用距離，改善系統檢測性能。
圖1為相關處理即濾波匹配的實現框圖。圖2為多輻射源無源雷達信號處理流程。
具體實施例方式
為描述方便，在此我們以FM調頻電臺無源雷達為代表，并對系統信號模型進行定義
發(fā)射信號發(fā)射信號是指通過外輻射源天線發(fā)出的信號，假設本發(fā)明中可用外輻射源有N個，即有N個調頻電臺的信號，且這N個信號必須是從同一發(fā)射站的多個天線同時發(fā)射出去的信號。第i個電臺的發(fā)射信號為
其中，力為載波頻率，_為發(fā)射初相=為調頻信號復包絡，Vi(t)為
調制信號，為調頻靈敏度，茗為發(fā)射功率。本發(fā)明中重點關注信號間的相位關系，因此在這里我們假設巧=1，并忽略傳播損耗。 目標回波信號目標回波信號是指發(fā)射信號經過目標反射后被無源雷達收到的信號，它可以表示為
sM=^>產崎(卜 )嚴編Μ八-A
-Ι
其中，F = CJ1為雙程距離延時，兔=2^/^4- "為發(fā)射通道間的空間相位
差，它是發(fā)射信號載頻Λ、天線間距和目標角度^ 的函數，=為目標的多普勒頻移；巧為目標對第》個信號的反射系數，·^為目標對第《個信號引入的附加相位。在調頻廣播信號所涉及頻帶范圍內，由于載頻差異不大，可以認為目標反射時，對各個信號引入的附加相位近似相等，即伊_=伊《 。直達波信號直達波信號是指不通過目標反射，直接由無源雷達接收天線所接收到的來自發(fā)射臺的信號，可以表示為
其中，&為信號由發(fā)射塔傳輸到接收站的時間延遲，設發(fā)射塔到接收天線的距離為 ，則Id=IllZe ；知=^/^^!^/!；為直達波信號間的發(fā)射天線空間相位差·為接收天線
相對于發(fā)射天線陣的俯仰角。
本發(fā)明公開了一種基于多電臺信號的無源雷達相參處理方法，其具體包含以下步驟 步驟一、對雷達主通道接收到的目標回波信號進行下變頻和低通濾波等處理，提取出各個電臺的目標回波基帶信號，同時，對雷達輔助通道接收到的多個電臺直達波信號進行下變頻和低通濾波等處理，提取出各個電臺的直達波基帶信號；
步驟二、對步驟一處理得到的各個電臺目標回波信號進行濾波，抑制掉其中的干擾信
號；
步驟三、對步驟二處理后的目標回波信號進行相關處理，及匹配濾波，得到匹配輸出信
號；
步驟四、對匹配輸出信號進行相位補償后，進行相參合成，然后送入檢測器進行目標檢測等后續(xù)處理。步驟一、對雷達主通道接收到的目標回波信號和輔助通道接收到的直達波信號進行下變頻和低通濾波等處理，提取出多個基帶信號，具體方法與普通無源雷達提取基帶信號的方法類似(見文獻Bongioanni, C. , Colone, F. , Lombardo, P. , Performance analysis of a multi-frequency FM based passive bistatic radar[C]. 2008 IEEE Radar Conference, 26-30, May, 2008, 1-6.)。下面提供一種實施方案供參考
步驟1、將雷達接收機接收的信號進行帶通采樣，經數字下變頻處理得到數字中頻信號。步驟2、將上述中頻信號經數字混頻和低通濾波處理得到各個電臺信號的基帶信號。數字基帶信號一般處理過采樣的狀態(tài)，因此還需進行抽取操作，以降低數據率。步驟二、對步驟一處理得到的各個電臺目標回波信號進行濾波，抑制掉其中的干擾信號，主要是直達波干擾。具體方法可參考普通無源雷達的相關技術文獻，通常采用空域干擾置零及時域干擾對消技術實現干擾抑制(見文獻朱家兵，陶亮，洪一，基于FM廣播照射源的無源雷達直達波干擾抑制，系統仿真學報，Vol. 19，No. 4, 2007.)。步驟三、利用直達波信號和步驟二處理后的目標回波信號進行相關處理，即匹配濾波，得到匹配輸出信號。第ι ()個電臺的相關處理的表達式為
權利要求
1.一種基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其具體包含以下步驟步驟一、對雷達主通道接收到的多個電臺目標回波信號進行下變頻和低通濾波，提取出各個電臺的目標回波基帶信號；同時，對雷達輔助通道接收到的多個電臺直達波信號進行下變頻和低通濾波處理，提取出各個電臺的直達波基帶信號；步驟二、對步驟一處理得到的各個電臺目標回波信號進行干擾抑制濾波，抑制掉其中的干擾信號；步驟三、對步驟二處理后的目標回波信號進行相關處理，得到匹配輸出信號； 步驟四、對匹配輸出信號進行相位補償后，進行相參合成，然后送入檢測器進行目標檢測。
2.如權利要求1所述的基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其特征在于所述步驟三具體為步驟1、對電臺_的目標回波信號按相應的多普勒滑動間隔進行多普勒預補償處理； 步驟2、對每個滑動間隔的多普勒預補償處理結果進行快速傅立葉變換； 步驟3、對電臺 的直達波信號進行快速傅立葉變換和取共軛處理； 步驟4、將步驟3的輸出與步驟2的輸出相乘； 步驟5、將步驟4的輸出進行快速傅立葉逆變換； 其中，i表示第；《個電臺。
3.如權利要求1所述的基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其特征在于所述步驟四具體為計算出每個“距離-速度”檢測單元的相位補償項，將各電臺二維相關處理的輸出，按不同的“距離-速度”檢測單元進行相位補償，并將相位補償處理的#個輸出進行相參合成。
4.如權利要求3所述的基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其特征在于所辻第《個通道的檢測單元fcv)的相位補償項為ε.(τ,ν)= 一從"*·_ e_ e-J、/、._ giM-f.^)-其中，r為時間延遲量，ν為速度量；瘙是在目標方向上各發(fā)射通道間的空間相位差， 各直達波信號間的發(fā)射天線S間相位差；和分別表示目標接收通道和直達波接收通道混頻處理引入的附加相位是直達波傳輸延遲相位項，石為各個電臺的載波頻率，％為直達波傳輸延遲；是因頻差并由目標距離延遲導致的相位項，它既是各信號頻差￥的函數,又是目標距離延遲r的函數，且￥為第i個電臺相對于第1.個電臺的頻率間隔，^fm =^fi-一為各電臺信號間的多普勒頻率差。
全文摘要
本發(fā)明涉及雷達通信技術領域，本發(fā)明公開了一種基于多電臺信號的無源雷達處理方法，其具體包含以下步驟步驟一、對雷達主通道接收到的目標回波信號進行下變頻和低通濾波等處理，提取出各個電臺的目標回波基帶信號，同時，對雷達輔助通道接收到的多個電臺直達波信號進行下變頻和低通濾波等處理，提取出各個電臺的直達波基帶信號；步驟二、對步驟一處理得到的各個電臺目標回波信號進行濾波，抑制掉其中的干擾信號，主要是直達波干擾；步驟三、對步驟二處理后的目標回波信號進行相關處理，即匹配濾波，得到匹配輸出信號；步驟四、對匹配輸出信號進行相位補償后，進行相參合成，然后送入檢測器進行目標檢測等后續(xù)處理。
文檔編號G01S7/41GK102411140SQ201110208879
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權日2011年7月25日
發(fā)明者何子述, 劉紅明, 唐剛, 彭龍, 李軍, 李朝海, 李金政, 王波 申請人:電子科技大學