一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法技术

本发明专利技术属于外辐射源雷达定位技术领域，涉及一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法。本发明专利技术将接收到的多路回波信号与直达波信号经FDPC处理完成频域脉冲压缩；再通过RFT算法以消除距离徙动；最后对各通道信号做非相参积累，判定峰值点出是否越过阈值。计算机仿真表明本发明专利技术与单通道信号做RFT进行积累效果相比，仿真结果表明本发明专利技术能够对积累增益增加约1.7dB，可获得系统性能的提升，能有效改善目标检测信噪比。

A Method of Weak Target Location Based on Multi-signal Fusion for External Radiator

The invention belongs to the technical field of external emitter radar positioning, and relates to a method of external emitter weak target positioning based on multi-signal fusion. The method completes frequency domain pulse compression by FDPC processing of received multi-channel echo signal and direct wave signal, eliminates distance migration by RFT algorithm, and finally makes non-coherent accumulation of each channel signal to determine whether the peak point exceeds the threshold value. Computer simulation shows that the method can increase the accumulated gain by about 1.7dB, improve the system performance and effectively improve the signal-to-noise ratio of target detection compared with the RFT accumulating effect of single channel signal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法
本专利技术属于外辐射源雷达定位
，涉及一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法。
技术介绍
外辐射源雷达(图1)，又称无源雷达，是一种自身不发射电磁波信号，而通过利用现有的广播、电视、基站等信号作为照射源的被动雷达系统，具有抗低空突防、生存能力强及反隐身等优点，是目前国内研究的热点之一。现有的外辐射源雷达系统多采用单照射源信号，可利用的信号功率有限、作用距离、定位精度和检测性能等均受到限制。为此，拓展照射源个数，增加可利用的信号功率以改善系统的检测性能，成为外辐射源雷达的一个重要发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决由于单照射源功率有限，造成作用距离、定位精度和检测性能受限的问题，研究了基于RFT变换的多信号融合外辐射源微弱目标定位的方法，实现多信号融合实现外辐射源定位的方法。为了便于理解，首先对本专利技术采用的相关技术进行说明：DVB-S信号是基于卫星的数字视频广播传输系统，它规定了卫星数字广播调制标准。目前DVB-S己成为国际上的主流标准，几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。卫星广播电视的频带利用方式通常有SCPC(单路单载波)和MCPC(多路单载波)两种方式。其中，MCPC多路单载波(MultipleChannelPerCarrier)系统，是在上行时，将多套电视节目送到同一个上行站进行汇接后，再统一调制在一个载频上发往卫星；在下行时，一个载波频率传输多路电视信号。由于一个转发器只有一个载波，因此没有多载波的谐波干扰问题，频带和功率的利用率较高。其中，中星九号(转发器为Ku波段)上的节目则都是采用MCPC方法传输。对于MCPC制数字卫星频道电视信号的最大带宽有36MHz、54MHz、72MHz等几种。对于DVB-S信号采用QPSK调制方式。产生DVB-S信号的步骤主要分为两步，第一步采用MPEG-2码流对信源进行编码，以实现在视频与音频的多路复用后数字电视信号的复用。第二步采用前项纠错编码信道编码并上变频。DVB-S信号可以表示为：其中，T是QPSK信号的符号速率的倒数，g(t)是滚进系数为α的平方根升余弦滚进滤波器的冲击响应，其持续时间为T；另外，α通常取值为0.35。ω0为载波角频率，为第n个符号的相位，N是符号个数。对于复包络的DVB-S信号上式可以转换为：其中，升余弦滤波器的频域传输函数根据定义有：其中，fN＝1/2Ts，相位是一个近似的在值{π/4,3π/4,5π/4,7π/4}下的均匀分布且彼此独立。对于外辐射源雷达对高速运动目标的探测，其主要需要解决的问题来自于由于长时间的积累，目标运动引起了严重的距离徙动，影响了对目标能量的积累和检测。目前常用的减小或消除距离走动对目标能量积累影响的方法包括包络插值移位补偿算法、DPD算法、Hough变换法、Radon-Fourier变换法、Keystone变换法等。这些算法各有优缺点，本专利技术基于快速Radon-Fourier变换法，实现对多照射源信号融合的相参积累。快速Radon-Fourier变换算法步骤(图2)如下：(一)对监视天线接收到直达波信号混频到基带得到st(t)，对主天线接收到的回波信号混频到基带得到sr(t)，并且有：其中，τ0为目标初始时延，aτ为时延变化率。(二)同时对监视天线的接收直达波数据和主天线的接收回波数据进行分段处理：其中，st(n)为接收到的直达波基带数据，直达波数据被均分为Mseg段，每段数据长度为Lseg，对每段数据尾部添加长度为Tdmax的0，m表示慢时间，表示快时间。其中，sr(n)为接收到的目标回波基带数据，回波数据被均分为Mseg段，每段数据长度为Lseg，对每段数据尾部添加长度为Tdmax的回波数据，令LT＝Lseg+Tdmax为添加后的段长，m表示慢时间，表示快时间。需满足Tdmax>τmaxfs其中τmax为系统最大探测距离对应的时延，fs为采样率，B为信号带宽，c为光速，vdmax为目标最大径向运动速度。(三)计算F{·}表示快速傅里叶变换。(四)计算我们将步骤(二)(三)(四)称作频域脉冲压缩，步骤如图2所示。(五)通过RFT频域计算方法补偿距离徙动：其中，△aτ为时延变化率的搜索步长。(六)沿快时间维做快速傅里叶逆变换,计算得:(七)对TRFT(τ,fd)进行CFAR检测，若TRFT(i,j)>μ则判为该位置存在目标，否则判为该位置不存在目标，μ为该位置对应的CFAR门限。本专利技术技术方案如下：一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定卫星每个转发器信号在同一本阵下由同一发射天线发射，则监视天线接收到的直达波信号有st(t)：其中，uk(t)为发送的卫星信号，fck为载波频率，为发射信号初相；K为信号通道数。以第k＝1个转发器为参照，则对于第k个转发器有fck＝fc+(k-1)△fc，忽略发射信号初相则上式为：其中，△fc为各通道载频间的频率插值。将直达波信号混频到基带，可以表示为：对于空域中一动目标，将主天线接收到的回波信号混频到基带得到sr(t)，其中，目标回波基带信号为：其中，A为回波信号幅度，τ0为目标初始时延，aτ为时延变化率；S2、对混频后的回波信号与直达波信号，每路信号做分段处理，分为Mseg段，每段长度为Lseg，并将长度扩展Tdmax(一般取Tdmax＝Lseg)，即每段长度为Lseg+Td。段内时间称为快时间tf，段间时间称为慢时间tm。其中，直达波信号拓展Tdmax长的0向量；回波信号拓展Tdmax长的数据向量。忽略快时间内的相位变化，单路回波信号可以表示为：可以将信号写为离散形式，表示为：其中，为离散快时间维，m为离散慢时间维。S3、通过FDPC方法实现脉冲频域压缩：首先对S2中两信号快时间维求傅氏变换，计算：其中，F{·}为傅里叶变换；再对两信号做共轭相乘，计算：S4、通过RFT频域计算方法补偿距离徙动：其中，△aτ为时延变化率的搜索步长。上述计算通过Chirp-Z+IFFT变换快速实现：Zk(f,fd)＝F-1{X(zm)}其中，F-1{·}为傅里叶逆变换。S5、沿快时间维做快速傅里叶逆变换，再沿慢时间维做快速傅里叶变换，即计算：再通过计算实现多通道的非相参积累。进一步的，所述步骤S2、S3中采用频域脉冲压缩的方法实现脉冲压缩，具体为：同时对监视天线的接收直达波数据和主天线的接收回波数据进行分段处理：其中，st(n)为接收到的直达波基带数据，直达波数据被均分为Mseg段，每段数据长度为Lseg，对每段数据尾部添加长度为Tdmax的0，m表示慢时间，表示快时间；其中，sr(n)为接收到的目标回波基带数据，回波数据被均分为Mseg段，每段数据长度为Lseg，对每段数据尾部添加长度为Tdmax的回波数据，令LT＝Lseg+Tdmax为添加后的段长，m表示慢时间，表示快时间，需满足Tdmax>τmaxfs；其中τmax为系统最大探测距离对应的时延，fs为采样率，B为信号带宽，c为光速，vdmax为目标最大径向运动速度。进一步的，所述步骤S4中采用CZT+IFFT算法对回波信号消除距离徙动其具体实现步骤为：S41、初始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定卫星每个转发器信号在同一本阵下由同一发射天线发射，则监视天线接收到的直达波信号混频到基带有st(t)：

【技术特征摘要】
1.一种基于多信号融合的外辐射源微弱目标定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定卫星每个转发器信号在同一本阵下由同一发射天线发射，则监视天线接收到的直达波信号混频到基带有st(t)：其中，uk(t)为发送的卫星信号，fck为载波频率，为发射信号初相；以第k＝1个转发器为参照，则对于第k个转发器有fck＝fc+(k-1)△fc，忽略发射信号初相则上式为：对于空域中一动目标，主天线接收到的回波信号混频到基带得到sr(t)，其中，目标回波基带信号为：其中，τ0为目标初始时延，aτ为时延变化率；S2、对混频后的回波信号与直达波信号，每路信号做分段处理，分为Mseg段，每段长度为Lseg，并将长度扩展Tdmax，取Tdmax＝Lseg，即每段长度为Lseg+Tdmax；段内时间称为快时间tf，段间时间称为慢时间tm；其中，直达波信号拓展Tdmax长的0向量；回波信号拓展Tdmax长的数据向量；忽略快时间内的相位变化，单路回波信号可以表示为：可以将信号写为离散形式，表示为：其中，为离散快时间维，m为离散慢时间维；S3、通过FDPC方法实现脉冲频域压缩：首先对S2中两信号快时间维求傅氏变换，计算：其中，f为快时间的频域，F{·}为傅里叶变换；再对两信号做共轭相乘，计算：S4、通过RFT频域计算方法补偿距离徙动：上述计算通过Chirp-Z+IFFT变换快速实现：Zk(f,fd)＝F-1{X(zm)}S5、沿快时间维做快速傅里叶逆变换，再沿慢时间维做快速傅里叶变换，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张花国，刘莹，谢进文，尤少钦，甘露，马俊虎，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51