一种基于外辐射源雷达无人机实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于外辐射源雷达无人机实时监测系统及方法，系统包括数据接收单元、数据传输单元、实时信号处理单元、终端显控单元；数据接收单元用于接收发射源的参考信号和无人机反射的监测信号，并将信号通过数据传输单元输入实时信号处理单元；通过实时信号处理单元处理后，得到无人机航迹，并在所述终端显控单元上实时显示。本发明专利技术无需频率分配，无电磁污染；可全天候监控；数据处理速度快，数据更新率高，可实时监控；研制和维护成本低，组网能力强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于外辐射源雷达无人机实时监测系统及方法
本专利技术属于外辐射源雷达
，涉及一种基于数字电视信号的外辐射源雷达无人机实时监测系统和实时信号处理方法，可基于异构架构程序设计，在VC+CUDA软件开发平台下实现实时信号处理，对小型无人机实现实时监测。
技术介绍
近年来，无人机擅闯敏感区域的新闻频频见诸报端，美国白宫、韩国青瓦台、日本首相官邸等安保要地都曾发生无人机侵入事件。2016年5月28日傍晚，“黑飞”无人机逼停成都双流机场55个航班，严重扰乱了机场飞行秩序。事实证明，无人机正在成为不法分子窃取秘密情报、危害国家和社会安全的新工具。需要指出的是，侵入上述要地的大部分无人机均为消费级无人机。这些无人机成本较低、易于获取、操控简单、用户数量多、，监管难度大，极易被不法分子利用，给安保、保密、监控工作带来很大压力。由于相关法规不健全，监管缺失，在消费级无人机市场迎来井喷式发展的今天，解决无人机监控问题已成为航空安全、社会安全、公众安全的必要保障。消费级无人机飞行高度低、飞行速度慢、体积小，是典型的低、慢、小目标，目前针对此类目标的监控手段主要包括光电探测和雷达探测等，其中光电探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：包括数据接收单元、数据传输单元、实时信号处理单元、终端显控单元；所述数据接收单元用于接收发射源的参考信号和无人机反射的监测信号，并将信号通过所述数据传输单元输入所述实时信号处理单元；通过所述实时信号处理单元处理后，得到无人机航迹，并在所述终端显控单元上实时显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：包括数据接收单元、数据传输单元、实时信号处理单元、终端显控单元；所述数据接收单元用于接收发射源的参考信号和无人机反射的监测信号，并将信号通过所述数据传输单元输入所述实时信号处理单元；通过所述实时信号处理单元处理后，得到无人机航迹，并在所述终端显控单元上实时显示。2.根据权利要求1所述的基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：所述数据接收单元包括多阵元天线、模拟接收机和数字接收机；所述多阵元天线，用于接收数字电视信号，多路信号经电缆传输至模拟接收机；所述模拟接收机，用于接收多阵元天线输出的多路信号，并对这多路信号依次进行限幅、放大、滤波后下变频至固定中频；所述数字接收机，对模拟接收机前段输出的中频信号进行A/D采样、数字下变频和并串转换，最终生成基带信号，并通过两路光纤线输入所述数据传输单元。3.根据权利要求1所述的基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：所述数据传输单元包括纤板卡，数据接收单元中经并串转换后的基带信号经两路光纤线传输至光纤板卡，光纤板卡对串行信号解包，等待实时信号处理单元中断响应。4.根据权利要求1所述的基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：所述实时信号处理单元包括参考信号重构模块、杂波抑制模块、匹配滤波模块、数字波束形成模块、目标检测模块、到达角估计模块、定位跟踪模块；数据传输单元送入的参考信号经过所述参考信号重构模块重构；数据传输单元送入的监测信号利用重构后的参考信号依次通过所述杂波抑制模块、匹配滤波模块、数字波束形成模块、目标检测模块、到达角估计模块，进行杂波抑制和匹配滤波，继而对匹配滤波后的距离多普勒谱进行数字波束形成、目标检测以及到达角估计；所述定位跟踪模块将得到的目标双基距离、双基速度以及到达角进行目标定位与跟踪，得到目标航迹。5.根据权利要求1所述的基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：所述终端显控单元包括软件显示界面和雷达PPI显示界面；所述软件显示界面，用于实时监测信号同步峰值、信号重构质量、杂波抑制效果和目标检测结果，同时监控实时化处理时间和各种软件异常显示；所述雷达PPI显示界面接收经UDP协议传输航迹信息，用于显示实时信号处理单元获得的目标真实航迹，该航迹包括目标距离、速度和航向。6.根据权利要求1-5所述的基于外辐射源雷达无人机实时监测系统，其特征在于：所述数据接收单元中的多阵元天线，其中一根八木天线正对发射源，用于接收参考信号，剩余八木天线以等间隔排列组成线阵阵列天线，正对感兴趣的目标区域，该天线阵总覆盖范围约为120°；所述数据接收单元中的模拟接收机，包括限幅器、放大器、滤波器、混频器和电调衰减器，多阵元天线接收的射频信号均通过前端内独立的限幅器限幅、低噪声放大器放大和带通滤波器滤波后，利用两级混频器将每路信号混频至固定中频，其中电调衰减器用于控制各通道增益；所述数据接收单元中的数字接收机，采用高分辨率低噪声ADC实现数模转换，用两片FPGA处理器实现数字下变频，将下变频后的信号做并串转换得到串行的数字基带信号。7.一种基于外辐射源雷达无人机实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：系统参数初始化，分配内存和显存空间，初始化光纤板卡；具体包括以下子步骤：步骤1.1：初始化系统参数，输入信号处理参数，检测参数和跟踪参数；其中信号处理参数包括累积时间、雷达工作频率、信号采样率、阵元个数、波束扫描范围、波束扫描间隔和阵列流型；检测参数包括虚警概率、检测范围；恒虚警检测保护单元和参考单元个数；跟踪参数包括数据更新率、双基雷达基线长度、阵列法线方位、基线方位和卡尔曼滤波中点迹关联概率；步骤1.2：初始化UDP传输协议，配置端口地址和端口号；步骤1.3：分配内存和显存空间，在CPU端分配两个相同长度内存packet1和packet2，定义数据包缓存计数器IPCI_CNT并初始化为0，在GPU端分配同样长度显存packet，作为并行信号处理数据入口；步骤1.4：初始化光纤板卡，等待数据传输；步骤2：模拟接收机通过多阵元天线接收环境中的数字电视信号，包括直达波信号，经运动目标反射回波信号，多径杂波以及噪声信号，并将多通道接收信号进行限幅、放大、滤波后下变频至固定中频；步骤3：数字接收机的GPS模块驯服的系统时钟为多通道数字接收机提供采样时钟，模拟接收机输出的中频信号经A/D采样、数字下变频和并串转换，最终生成基带信号；步骤4：光纤板卡在初始化成功以后，通过两路光纤线分别接收多路基带信号，该基带信号经解包后存储至光纤板卡自带的1.5MB固定缓存中，等待CPU端读取；步骤5：CPU端通过驱动程序，调用光纤板卡回调函数，通过写入脉冲信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博宇，刘玉琪，万显荣，黄昌增，朱辰，陈虹嘉，陈天阳，肖云，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42