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专利名称：一种基于多电台信号的无源雷达处理方法
技术领域：
本发明属于雷达通信技术领域，尤其涉及一种基于多电台信号的无源雷达处理方法。
背景技术：
隐身技术的发展给防空雷达系统带来了空前的压力。无源雷达由于较低的载频对隐身目标的探测具有先天性的优势，但现有的无源雷达系统，一般使用单一外辐射源，即单个电台的信号对目标进行探测，导致系统可利用的信号功率有限，作用距离和探测性能等受到了限制。

发明内容
针对现有技术中的无源雷达一般都使用单一的外辐射源对目标进行探测导致的作用距离较小和检测性能较差的技术问题，有必要提供一种利用多个外辐射源信号的无源雷达技术，同时，为充分获得检测信噪比上的优势，还有必要实现多个信号的相参合成。本发明公开了一种基于多电台信号的无源雷达处理方法，其具体包含以下步骤 步骤一、对雷达主通道接收到的多个电台目标回波信号进行下变频和低通滤波，提取
出各个电台的目标回波基带信号；同时，对雷达辅助通道接收到的多个电台直达波信号进行下变频和低通滤波处理，提取出各个电台的直达波基带信号；
步骤二、对步骤一处理得到的各个电台目标回波信号进行干扰抑制滤波，抑制掉其中的干扰信号；
步骤三、对步骤二处理后的目标回波信号进行相关处理，即匹配滤波，得到匹配输出信
号；
步骤四、对匹配输出信号进行相位补偿后，进行相参合成，然后送入检测器进行目标检测。优选地，上述步骤三具体为
步骤1、对电台 的目标回波信号按相应的多普勒滑动间隔进行多普勒预补偿处理； 步骤2、对每个滑动间隔的多普勒预补偿处理结果进行快速傅立叶变换； 步骤3、对电台ι—的直达波信号进行快速傅立叶变换和取共轭处理； 步骤4、将步骤3的输出与步骤2的输出相乘； 步骤5、将步骤4的输出进行快速傅立叶逆变换； 其中f =IA---, W, 表示第 个电台。优选地，上述步骤四具体为
计算出每个“距离-速度”检测单元的相位补偿项，将各电台二维相关处理的输出，按不同的“距离-速度”检测单元进行相位补偿，并将相位补偿处理的N个输出进行相参合成。优选地，上述第i个通道的检测单元Cr，v)的相位补偿项为其中，Γ为时间延迟量，反映距离信息，^为速度量；瘙是在目标方向上各发射通道间的空间相位差，各直达波信号间的发射天线空间相位差；％和#| 分别表示目标接收通道和直达波接收通道混频等处理可能引入的附加相位；一“2^9是直达波传输延迟相位项， 石为各个电台的载波频率，Q为直达波传输延迟；β—Μ^^ΛΚ是因频差并由目标距离延迟导致的相位项，它既是各信号频差的函数，又是目标距离延迟τ的函数，且M为第，个
电台相对于第，个电台的频率间隔(Ai^-O )，^4=^ _ &为各电台信号间的多普勒频率 1ΔΛ -uc差。本发明的有益效果为将无源雷达原有的仅采用单一外辐射源的方案变更为利用多个辐射源信号的处理方案，通过多辐射源信号的相参合成，实现无源雷达检测信噪比的大幅提高，从而增大无源雷达的作用距离，改善系统检测性能。


图1为相关处理即滤波匹配的实现框图。图2为多辐射源无源雷达信号处理流程。
具体实施例方式
为描述方便，在此我们以FM调频电台无源雷达为代表，并对系统信号模型进行定义
发射信号发射信号是指通过外辐射源天线发出的信号，假设本发明中可用外辐射源有N个，即有N个调频电台的信号，且这N个信号必须是从同一发射站的多个天线同时发射出去的信号。第i个电台的发射信号为
其中，力为载波频率，_为发射初相=为调频信号复包络，Vi(t)为
调制信号，为调频灵敏度，茗为发射功率。本发明中重点关注信号间的相位关系，因此在这里我们假设巧=1，并忽略传播损耗。 目标回波信号目标回波信号是指发射信号经过目标反射后被无源雷达收到的信号，它可以表示为
sM=^>产崎(卜 )严編Μ八-A
-Ι
其中，F = CJ1为双程距离延时，兔=2^/^4- "为发射通道间的空间相位
差，它是发射信号载频Λ、天线间距和目标角度^ 的函数，=为目标的多普勒频移；巧为目标对第》个信号的反射系数，·^为目标对第《个信号引入的附加相位。在调频广播信号所涉及频带范围内，由于载频差异不大，可以认为目标反射时，对各个信号引入的附加相位近似相等，即伊_=伊《 。直达波信号直达波信号是指不通过目标反射，直接由无源雷达接收天线所接收到的来自发射台的信号，可以表示为
其中，&为信号由发射塔传输到接收站的时间延迟，设发射塔到接收天线的距离为 ，则Id=IllZe ；知=^/^^!^/!；为直达波信号间的发射天线空间相位差·为接收天线
相对于发射天线阵的俯仰角。
本发明公开了一种基于多电台信号的无源雷达相参处理方法，其具体包含以下步骤 步骤一、对雷达主通道接收到的目标回波信号进行下变频和低通滤波等处理，提取出各个电台的目标回波基带信号，同时，对雷达辅助通道接收到的多个电台直达波信号进行下变频和低通滤波等处理，提取出各个电台的直达波基带信号；
步骤二、对步骤一处理得到的各个电台目标回波信号进行滤波，抑制掉其中的干扰信
号；
步骤三、对步骤二处理后的目标回波信号进行相关处理，及匹配滤波，得到匹配输出信
号；
步骤四、对匹配输出信号进行相位补偿后，进行相参合成，然后送入检测器进行目标检测等后续处理。步骤一、对雷达主通道接收到的目标回波信号和辅助通道接收到的直达波信号进行下变频和低通滤波等处理，提取出多个基带信号，具体方法与普通无源雷达提取基带信号的方法类似(见文献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.)。下面提供一种实施方案供参考
步骤1、将雷达接收机接收的信号进行带通采样，经数字下变频处理得到数字中频信号。步骤2、将上述中频信号经数字混频和低通滤波处理得到各个电台信号的基带信号。数字基带信号一般处理过采样的状态，因此还需进行抽取操作，以降低数据率。步骤二、对步骤一处理得到的各个电台目标回波信号进行滤波，抑制掉其中的干扰信号，主要是直达波干扰。具体方法可参考普通无源雷达的相关技术文献，通常采用空域干扰置零及时域干扰对消技术实现干扰抑制(见文献朱家兵，陶亮，洪一，基于FM广播照射源的无源雷达直达波干扰抑制，系统仿真学报，Vol. 19，No. 4, 2007.)。步骤三、利用直达波信号和步骤二处理后的目标回波信号进行相关处理，即匹配滤波，得到匹配输出信号。第ι ()个电台的相关处理的表达式为
权利要求
1.一种基于多电台信号的无源雷达处理方法，其具体包含以下步骤步骤一、对雷达主通道接收到的多个电台目标回波信号进行下变频和低通滤波，提取出各个电台的目标回波基带信号；同时，对雷达辅助通道接收到的多个电台直达波信号进行下变频和低通滤波处理，提取出各个电台的直达波基带信号；步骤二、对步骤一处理得到的各个电台目标回波信号进行干扰抑制滤波，抑制掉其中的干扰信号；步骤三、对步骤二处理后的目标回波信号进行相关处理，得到匹配输出信号； 步骤四、对匹配输出信号进行相位补偿后，进行相参合成，然后送入检测器进行目标检测。
2.如权利要求1所述的基于多电台信号的无源雷达处理方法，其特征在于所述步骤三具体为步骤1、对电台_的目标回波信号按相应的多普勒滑动间隔进行多普勒预补偿处理； 步骤2、对每个滑动间隔的多普勒预补偿处理结果进行快速傅立叶变换； 步骤3、对电台 的直达波信号进行快速傅立叶变换和取共轭处理； 步骤4、将步骤3的输出与步骤2的输出相乘； 步骤5、将步骤4的输出进行快速傅立叶逆变换； 其中，i表示第；《个电台。
3.如权利要求1所述的基于多电台信号的无源雷达处理方法，其特征在于所述步骤四具体为计算出每个“距离-速度”检测单元的相位补偿项，将各电台二维相关处理的输出，按不同的“距离-速度”检测单元进行相位补偿，并将相位补偿处理的#个输出进行相参合成。
4.如权利要求3所述的基于多电台信号的无源雷达处理方法，其特征在于所辻第《个通道的检测单元fcv)的相位补偿项为ε.(τ,ν)= 一从"*·_ e_ e-J、/、._ giM-f.^)-其中，r为时间延迟量，ν为速度量；瘙是在目标方向上各发射通道间的空间相位差， 各直达波信号间的发射天线S间相位差；和分别表示目标接收通道和直达波接收通道混频处理引入的附加相位是直达波传输延迟相位项，石为各个电台的载波频率，％为直达波传输延迟；是因频差并由目标距离延迟导致的相位项，它既是各信号频差￥的函数,又是目标距离延迟r的函数，且￥为第i个电台相对于第1.个电台的频率间隔，^fm =^fi-一为各电台信号间的多普勒频率差。
全文摘要
本发明涉及雷达通信技术领域，本发明公开了一种基于多电台信号的无源雷达处理方法，其具体包含以下步骤步骤一、对雷达主通道接收到的目标回波信号进行下变频和低通滤波等处理，提取出各个电台的目标回波基带信号，同时，对雷达辅助通道接收到的多个电台直达波信号进行下变频和低通滤波等处理，提取出各个电台的直达波基带信号；步骤二、对步骤一处理得到的各个电台目标回波信号进行滤波，抑制掉其中的干扰信号，主要是直达波干扰；步骤三、对步骤二处理后的目标回波信号进行相关处理，即匹配滤波，得到匹配输出信号；步骤四、对匹配输出信号进行相位补偿后，进行相参合成，然后送入检测器进行目标检测等后续处理。
文档编号G01S7/41GK102411140SQ201110208879
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者何子述, 刘红明, 唐刚, 彭龙, 李军, 李朝海, 李金政, 王波 申请人:电子科技大学