干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统及方法。所述方法为：1)参考天线获得主基站直达的参考信号；2)将参考信号S

【技术实现步骤摘要】
干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统及方法
本专利技术涉及雷达
，具体是一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统及方法。技术背景近年来，随着低空空域管制的逐步开放和航空飞行器技术的飞速发展，低空航空器违规飞行和用于恐怖袭击事件的案例日益增多，提高对低空目标的探测、识别、跟踪和处置能力，是保障低空空域安全的首要前提。目前解决低空飞行器探测问题的途径主要有两种：光电探测和雷达探测。相对于光电探测，雷达具有全天侯探测功能，且能力强、搜索速度快的优点，是目前各国重点发展的低空目标探测装备。但传统主动有源雷达成本高、存在电磁污染、抗电磁干扰和抗摧毁打击能力差，难以实现在空间和时间上无缝连续探测。有别于传统主动有源雷达，外辐射源雷达(又称无源雷达)无需主动辐射电磁信号，而是间接利用第三方发射的电磁信号探测目标，具有低成本、隐蔽性好、抗干扰能力强、电磁兼容性好等诸多优势，同时在探测低空目标方面也具有巨大的潜力，近年来在国内外引起了广泛的关注。特别是移动通信信号，包括目前正在并网运行的2G、3G、4G信号，以及目前全球正在大力发展的5G移动通信信号，作为世界上分布最为广泛的商用信号之一，利用移动通信信号做为机会照射源进行目标探测，除了具备常规外辐射源雷达的共有优势以外，其发射资源十分丰富，可以以雷达组网形式可实现对全国空域的无缝覆盖，实现无空间和时间盲区探测，同时其低小慢目标探测能力强，将作为未来低空区域监视的有效补充手段，为未来低空空域精准探测、重点区域防护、无缝区域覆盖以及低空空域开放提供强有力的支撑，具有重要的应用价值。但是与FM等传统外辐射源雷达只存在主基站，也就是作为照射源的基站，干扰不同，移动通信系统由于采用蜂窝网通信结构，导致利用其作为照射源的外辐射源雷达不仅存在主基站干扰，同时存在其他辐射源的同频干扰，因此常规利用时域方法只能消除主基站干扰，将仍然剩余大量的同频干扰，这些剩余同频干扰的存在严重影响目标检测与波达方向DOA(DirectionOfArrival，简称DOA)估计。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统及方法。这种系统成本低、组网方便。这种方法能在移动通信外辐射源雷达中当时域干扰相消以后仍然剩余大量同频干扰的情况下，完成对目标进行检测与精确DOA估计，这种方法易于工程实现。实现本专利技术目的的技术方案是：一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，与现有技术不同处在于，包括信号处理机和与信号处理机连接的接收机A、接收机B及恒虚警检测与DOA估计模块，接收机A上设有参考天线，接收机B上设有回波天线阵，信号处理机输入端连接接收机A和接收机B，输出端连接恒虚警检测与DOA估计模块。所述接收机B上设有的回波天线阵用以接收目标回波信号以及由多个移动通信同频辐射源基站发射的直达波和多径干扰信号。所述接收机A上设有的参考天线为窄波束天线，窄波束天线指向主基站方向，用以接收主基站发射的直达波信号。采用上述雷达系统用于干扰剩余时的外辐射源雷达目标检测与DOA估计方法，包括如下步骤：1)采用参考天线指向移动通信主基站方向，获得主基站直达的参考信号Sref,采用回波天线阵指向目标区域，获得包含目标回波以及干扰的回波信号：其中M表示回波天线阵总的阵元数；2)将主基站直达的参考信号Sref与回波天线各阵元接收的回波信号分别进行时域干扰相消，得到回波天线各阵元干扰相消以后的信号3)将主基站直达的参考信号Sref与回波天线各阵元干扰相消以后的信号分别作多段连续匹配滤波处理，得到各阵元多段匹配信号为式中I表示总的分段数，具体过程如下：3-1)初始化当前匹配段i＝1；3-2)构造第i段截断的参考信号矢量式中K表示每段的分段长度，d表示每段的分隔距离；3-3)初造第m个阵元中第i段截断的干扰相消以后的信号矢量为：式中τ表示匹配最大时延；3-4)分别进行各阵元第i段信号匹配处理，如下式所示：式中fd表示多普勒频移，t表示时延；3-5)判断i是否等于I，如果等于则运行结束，否则在在前匹配段i上加1，并转到步骤3-2)继续运行；4)对多段匹配信号的各个多普勒-时延单元进行空间谱估计，具体步骤如下所示：4-1)首先采用多段匹配信号按照如下式子构建每个多普勒-时延单元的信号阵列矢量为：4-2)采用Ai(fd,t)获得每个多普勒-时延单元的自相关矩阵如下所示：4-3)对自相关矩阵R(fd,t)采用MUSIC算法进行空间谱估计，即可获得各个多普勒-时延单元在来波方向θ处的空间谱能量为P(fd,t,θ)；5)采用P(fd,t,θ)构建各个来波方向θ处的多普勒-时延两维矩阵为：式中Fd表示最大的多普勒频移，τ表示最大的时延；6)对各个来波方向θ处的多普勒-时延两维矩阵J(θ)分别进行恒虚警检测，检测得到的非零多普勒频移的尖峰即为目标回波，同时估计得到此目标的来波方向为θ。本技术方案具有以下优点：(1)可实现移动通信外辐射源雷达多同频干扰情况下，对目标进行有效检测与精确DOA估计，本技术方案首先采用时域算法消除主基站干扰，然后在多普利-时延域上进行空间谱估计，使剩余干扰与目标回波在空域上区分开来，进而可实现对目标进行有效检测与精确DOA估计；(2)这种方法复杂度低且成熟稳健，易于工程实现，本技术方案采用多段连续匹配滤波处理构建干扰相消以后的信号在多普勒-时延域上的二维自相关矩阵，因而在空间谱估计时时可利用目前比较成熟有效的MUSIC空间谱估计算法，其相对于压缩感知等基于单次快拍数据的空间谱估计算法，复杂度要低很多，同时算法稳健，更易于工程实现。这种系统成本低、组网方便。这种方法能在移动通信外辐射源雷达中当时域干扰相消以后仍然剩余大量同频干扰的情况下，完成对目标进行检测与精确DOA估计，这种方法易于工程实现。附图说明图1为实施例的系统结构示意图；图2为实施例方法的流程示意图；图3为实施例中回波原始信号进行多普勒-时延相关匹配后的结果示意图；图4为实施例中进行时域干扰相消以后多普勒-时延相关匹配结果示意图；图5为实施例中目标对应的多普勒-时延单元进行空间谱估计的结果示意图；图6为实施例中目标方向处获得的多普勒-时延能量图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的内容作详细的阐述，但不是对本专利技术的限定。参照图1，一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，包括信号处理机和与信号处理机连接的接收机A、接收机B及恒虚警检测与DOA估计模块，接收机A上设有参考天线，接收机B上设有回波天线阵，信号处理机输入端连接接收机A和接收机B，输出端连接恒虚警检测与DOA估计模块。所述接收机B上设有的回波天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，其特征在于，包括信号处理机和与信号处理机连接的接收机A、接收机B及恒虚警检测与DOA估计模块，接收机A上设有参考天线，接收机B上设有回波天线阵，信号处理机输入端连接接收机A和接收机B，输出端连接恒虚警检测与DOA估计模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，其特征在于，包括信号处理机和与信号处理机连接的接收机A、接收机B及恒虚警检测与DOA估计模块，接收机A上设有参考天线，接收机B上设有回波天线阵，信号处理机输入端连接接收机A和接收机B，输出端连接恒虚警检测与DOA估计模块。


2.根据权利要求1所述的干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，其特征在于，所述接收机B上设有的回波天线阵用以接收目标回波信号以及由多个移动通信同频辐射源基站发射的直达波和多径干扰信号。


3.根据权利要求1所述的干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，其特征在于，所述接收机A上设有的参考天线为窄波束天线，窄波束天线指向主基站方向，用以接收主基站发射的直达波信号。


4.一种干扰剩余时的外辐射源雷达目标检测与DOA估计方法，包括权1-权3任意一项所述干扰剩余时外辐射源雷达目标检测与DOA估计系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)采用参考天线指向移动通信主基站方向，获得主基站直达的参考信号Sref,采用回波天线阵指向目标区域，获得包含目标回波以及干扰的回波信号：其中M表示回波天线阵总的阵元数；
2)将主基站直达的参考信号Sref与回波天线各阵元接收的回波信号分别进行时域干扰相消，得到回波天线各阵元干扰相消以后的信号
3)将主基站直达的参考信号Sref与回波天线各阵元干扰相消以后的信号分别作多段连续匹配滤波处理，得到各阵元多段匹配信号为式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，蒋俊正，廖可非，粟嘉，廖桂生，李建瀛，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45