基于DVB‑S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于DVB‑S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法，反射波接收系统采用极化方向一定的接收天线，对目标空域自动进行全向扫描，接收飞行目标反射的DVB‑S卫星信号，接收到的反射波信号送入信号处理模块得到M路数字反射波信号。直达波接收系统自动调整方位角、仰角和极化角，使得天线对准选定民用卫星，接收到直达波，将直达波送入信号处理模块得到M路数字直达波信号。多信道全信息融合信号处理模块中检测反射波信号中是否含有DVB‑S卫星信号。解决在目标空域内，对高速移动目标的检测，涉及信号处理领域。

Airborne moving target detection method of full information fusion of multi channel DVB signal based on S

The invention relates to a method for detecting the air moving target information fusion multi channel DVB S signal based on reflection wave receiving system using polarization direction of the receiving antenna, automatic scanning of omnidirectional target airspace, DVB S satellite signal receiving the reflected target, reflected wave received signal into signal processing module M digital signals. The direct wave receiving system automatically adjusts the azimuth angle, elevation angle and polarization angle, so that the antenna is aligned to the selected civilian satellite, and the direct wave is received. The direct wave is sent to the signal processing module to get the M path digital direct wave signal. Multi channel full information fusion signal processing module in detection of the reflected wave signal is contained in the DVB S satellite signal. The detection of high speed moving targets in the target airspace involves the field of signal processing.

【技术实现步骤摘要】
基于DVB-S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法
本专利技术涉及一种空中移动目标检测方法涉及信号处理领域。
技术介绍
在国防与民用领域中，对空域飞行体进行实时监控定位具有重要作用。无源雷达系统是利用目标的无意辐射和有意辐射进行定位。基于外辐射源的无源雷达定位系统是一种应用非合作辐射信号对运动目标进行监测定位与追踪的雷达系统。无源雷达系统不发射任何信号，因此构造相对简单、造价低廉，而且提高了隐蔽性能和生存能力，具有很强的抗反辐射导弹、抗电子干扰、抗低空突防、抗反隐身技术能力。空间非合作辐射源雷达与地基非合作辐射源雷达相比而言，它的覆盖范围更广，照射角度大更，接收天线仰角更高，因此受地杂波和多径杂波影响相对较小。目前能够在中国接收到的卫星数字电视信号主要有三个标准体制：卫星数字视频广播信号系统(DigitalVideoBroadcasting-Satellite，DVB-S)、第二代卫星数字广播信号系统(DigitalVideoBroadcasting-Satellite-SecondGeneration，DVB-S2)和先进卫星数字广播信号系统(AdvancedBroadcastSystem-Satellite，ABS-S)。其中，DVB-S和DVBS2均是由欧洲制定的数字电视标。由于DVB-S信号是一种类连续波通信信号，具有特定的帧结构、信号波形和参数，所以其依然能够作为无源雷达的外辐射源。在无源雷达接收信号的过程中，信道不可避免的会出现各种噪音和杂波的干扰。传统单信道检测中，为了提高检测精度，往往会选择延长检测周期的方法，但该方法存在以下问题：a.当监测目标为高速移动目标的情况下，相关检测周期拉长会使得多普勒效应引起的积累误差增大；b.不恒定的干扰存在的时间往往会比信号的检测周期长，干扰持续存在的情况下延长检测周期，并不会使干扰强度有明显降低，难以产生抑制干扰的效用。因此延长检测周期对检测精度的提高效果并不明显。多信道联合检测及信息融合方法在检测过程中同时从多个信道接收信息、并将所获信息/数据进行关联、加权组合等融合处理，来发现、定位、跟踪和识别目标。与传统单信道检测相比，多信道联合检测及信息融合方法具有以下的优势：a.不同于传统单信道延长检测周期的方法，多信道可以通过增加接收信道数的方法来提高检测精度，避免了当监测目标为高速移动目标的情况下，相关检测周期拉长带来的多普勒效应积累误差增加的问题；b.在不同的信道中的干扰往往是独立分布的，因此同一时刻，不同信道的干扰有强有弱，通过采集多个信道的数据并融合处理，具有平缓干扰强度的效用；c.各个信道使用的信号源并不局限于单一的信号源，多个信号源分别在各自的信道发射的信号经过同一目标反射后被接收和处理，这一过程并不会明显增加复杂度，并且可以挖掘多发射源提供的空间增益。多信道联合检测及信息融合不仅可以进一步提高检测(发现、定位、跟踪和识别目标)的精度，还可以在多目标、多方位检测时提供更加完整的检测数据。多信道联合检测既可应用于单节点检测也可以应用于多节点协同检测。基于单节点的多信道联合检测对各个信道的检测信息进行融合处理无需考虑信息传输的负担和误差，可通过对各个信道的检测信息进行充分的数值量化处理来提高量化的精度，进而也提升检测的精度。基于多节点的多信道联合检测则可以将多节点协同检测和多信道联合检测及信息融合带来的检测增益进一步叠加。
技术实现思路
为了解决上述单信道难以有效提高检测精度的问题，本专利技术提供一种基于DVB-S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法，通过同时观测多个信道，并将从多个信道获得的信息进行融合处理，检测由飞行目标反射的DVB-S卫星信号是否存在，实现在目标空域内，对高速移动目标的检测，涉及信号处理领域。本专利技术的基于DVB-S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法具体步骤如下：1采用极化方向一定的天线作为反射波接收系统的接收天线，对目标空域自动进行全向扫描，接收飞行目标反射的DVB-S卫星信号，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路反射波数字信号y送入多信道全信息融合信号处理模块。2同时，在反射波接收天线附近采用另一天线，调整其方位角、仰角和极化角，使得该天线对准选定民用卫星，作为DVB-S信号直达波接收系统的接收天线，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路直达波数字信号x送入多信道全信息融合信号处理模块。3检测反射波信号中是否含有DVB-S卫星信号。在多信道全信息融合信号处理模块中，需要完成如下步骤：3.1估计信号时延。信号时延τ通常是未知量，将τ的估计值定义为通过使用时域上的滑动相关，来得到估计值对多信道融合时延估计值通过下式估算得到：其中：u[m]第m个信道的权重因子；τl和τu分别表示到达时延估计的下界和上界；ym[n]为第m个反射波信道信号的第n个样本点；xm[n]为第m个的直达波信道信号的第n个样本点。3.2将单个信道的反射波信号与其各自信道的直达波信号进行互相关处理，得到单信道的互相关处理量。单信道的检测统计量可以如下计算得到：其中：x[n]为直达波信道信号，并且定义当n＝-N+1，-N+2,...,0时，x(n)表示为上一个相邻检测周期的直达波信号；y[n]表示为当前反射波信道信号；τ为步骤3.1得到的信号时延估计值。将单个反射波信道中不存在信号仅有空白噪声时的信号和直达波信号数据根据上式(2)处理。3.3在采样周期内，融合所有多信道的检测样本。结合3.2中式(2)，将多个反射波信道中不具有信号仅有空白噪声时的信号和多个直达波信道中直达波信号数据根据下式处理：其中：u[m]第m个信道的权重因子；ym[n]为第m个反射波信道信号的第n个样本点；xm[n]为第m个的直达波信道信号的第n个样本点；τ为步骤3.1得到的信号时延估计值3.4根据误警概率Pf，确定门限值T0。具体步骤为，根据检测信号系统的要求不同，选择不同的误警概率Pf，在确定移动目标不存在的时候，重复步骤3.1-3.3进行多次采样检测，根据步骤3.3中计算式(3)计算得到每次采样检测的统计量Tc，将所得到的数值从大到小进行排序。根据之前选定的误警概率Pf(以百分比记)，选定序列中位于前Pf的值就是需要的门限值T0；3.5将单个反射波信道中反射波信号和多个直达波信道中直达波信号数据根据步骤3.2中式(2)处理；将多个单个反射波信道中反射波信号和多个直达波信道中直达波信号数据使用3.3中统计量计算式(3)，计算获得抽样周期内反射波信号和直达波信号之间的统计量T。3.6比较两个统计量T0和T进行判决，得出信号是否存在的结果。将所得到的门限值与加成后的信号统计量进行比较，即当T>T0时，判决反射波内存在目标卫星信号，则飞行目标存在，否则就认为目标不存在。上述方法中步骤3.3中式(3)的统计量Tc的计算过程如下：1)从M个反射波信道中采集数据，每个信道采集N个样本点。对于第i个信道，有目标信号不存在时：H0:ym[n]＝wm[n](4)目标信号存在时：H1:ym[n]＝sm[n]+wm[n](5)其中：ym[n]表示第m个反射波信道的第n个样本；m＝1,2,3,…,M；n＝1,2,3,…,N；wm[n]表示第m个信道的第n个样本中的反射波噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DVB‑S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1采用极化方向一定的天线作为反射波接收系统的接收天线，对目标空域自动进行全向扫描，接收飞行目标反射的DVB‑S卫星信号，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路反射波数字信号y送入多信道全信息融合信号处理模块；步骤2同时，在反射波接收天线附近采用另一天线，调整其方位角、仰角和极化角，使得该天线对准选定民用卫星，作为DVB‑S信号直达波接收系统的接收天线，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路直达波数字信号x送入多信道全信息融合信号处理模块；步骤3检测反射波信号中是否含有DVB‑S卫星信号；在多信道全信息融合信号处理模块中，需要完成如下步骤：3.1估计信号时延；信号时延τ通常是未知量，将τ的估计值定义为

【技术特征摘要】
1.一种基于DVB-S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1采用极化方向一定的天线作为反射波接收系统的接收天线，对目标空域自动进行全向扫描，接收飞行目标反射的DVB-S卫星信号，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路反射波数字信号y送入多信道全信息融合信号处理模块；步骤2同时，在反射波接收天线附近采用另一天线，调整其方位角、仰角和极化角，使得该天线对准选定民用卫星，作为DVB-S信号直达波接收系统的接收天线，经过数字滤波器分为M路信号，最后将多路直达波数字信号x送入多信道全信息融合信号处理模块；步骤3检测反射波信号中是否含有DVB-S卫星信号；在多信道全信息融合信号处理模块中，需要完成如下步骤：3.1估计信号时延；信号时延τ通常是未知量，将τ的估计值定义为通过使用时域上的滑动相关，来得到估计值对多信道融合时延估计值通过下式估算得到：其中：u[m]第m个信道的权重因子；τl和τu分别表示到达时延估计的下界和上界；ym[n]为第m个反射波信道信号的第n个样本点；xm[n]为第m个的直达波信道信号的第n个样本点；3.2将单个信道的反射波信号与其各自信道的直达波信号进行互相关处理，得到单信道的互相关处理量；单信道的检测统计量可以如下计算得到：其中：x[n]为直达波信道信号，并且定义当n＝-N+1，-N+2,...,0时，x(n)表示为上一个相邻检测周期的直达波信号；y[n]表示为当前反射波信道信号；τ为步骤1.3.1得到的信号时延估计值；将单个反射波信道中不存在信号仅有空白噪声时的信号和直达波信号数据根据上式(2)处理；3.3在采样周期内，融合所有多信道的检测样本；结合1.3.2中式(2)，将多个反射波信道中不具有信号仅有空白噪声时的信号和多个直达波信道中直达波信号数据根据下式处理：其中：u[m]第m个信道的权重因子；ym[n]为第m个反射波信道信号的第n个样本点；xm[n]为第m个的直达波信道信号的第n个样本点；τ为步骤1.3.1得到的信号时延估计值3.4根据误警概率Pf，确定门限值T0；具体步骤为，根据检测信号系统的要求不同，选择不同的误警概率Pf，在确定移动目标不存在的时候，重复步骤1.3.1-1.3.3进行多次采样检测，根据步骤1.3.3中计算式(3)计算得到每次采样检测的统计量Tc，将所得到的数值从大到小进行排序；根据之前选定的误警概率Pf(以百分比记)，选定序列中位于前Pf的值就是需要的门限值T0；3.5将单个反射波信道中反射波信号和多个直达波信道中直达波信号数据根据步骤1.3.2中式(2)处理；将多个单个反射波信道中反射波信号和多个直达波信道中直达波信号数据使用1.3.3中统计量计算式(3)，计算获得抽样周期内反射波信号和直达波信号之间的统计量T；3.6比较两个统计量T0和T进行判决，得出信号是否存在的结果；将所得到的门限值与加成后的信号统计量进行比较，即当T>T0时，判决反射波内存在目标卫星信号，则飞行目标存在，否则就认为目标不存在。2.根据权利要求1所述的基于DVB-S信号多信道全信息融合的空中移动目标检测方法，其特征在于：步骤1中反射波处理的具体实施方案是，采用极化方向一定的天线作为反射波接收系统的接收天线，对目标空域自动进行全向扫描，接收飞行目标反射的DVB-S卫星信号，经过数字滤波器分为M路信号，最...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春毅，李俊杰，谢丛霜，李凌，夏丽辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33