一种非合作电离层探测信号重塑方法技术

本发明专利技术公开了一种非合作电离层探测信号重塑方法，包括如下步骤：步骤1，检测非合作电离层探测信号：步骤2，提取非合作电离层探测信号特征参数：步骤3，利用瞬时自相关特征和瞬时频率特征，使用分类树识别分类不同的非合作电离层探测信号。本发明专利技术所公开的方法，可为电磁环境要求严格的目标侦测系统提供一种不主动辐射信号的电离层实时感知方法，实现对境外等热点地区电离层信号的接收重塑，为非合作电离层探测电离图的形成提供探测信号。层探测电离图的形成提供探测信号。层探测电离图的形成提供探测信号。

【技术实现步骤摘要】
一种非合作电离层探测信号重塑方法


[0001]本专利技术属于短波段电离层探测方法研究及应用领域，特别涉及该领域中的一种外辐射源体制下非合作电离层探测信号重塑方法。

技术介绍

[0002]目前，电离层垂直探测、斜向探测、返回散射探测电离图是解决实时电离层特性感知的最直接数据。针对我国周边区域大范围、高精度电离层信息获取，传统电离层探测方式面临着探测系统收发分址，复杂庞大，境外部署难度大等局限，同时探测系统均独立工作，无法利用外辐射源信号实现组网、多角度、大范围电离层探测。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服了现有主动电离层探测体制下境外部署难度大、组网、多角度电离层探测能力不足的瓶颈问题，提供一种新的电离层探测信号重塑方法，可以形成不依赖于主动发射源建设的外辐射源电离层探测能力。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种非合作电离层探测信号重塑方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
[0006]步骤1，检测非合作电离层探测信号：
[0007]采用2N+1阶差分滤波器系数进行信号差分滤波，N为正整数，滤波器冲击响应h(n)在各离散时间点n处的系数表示为：
[0008][0009]当输入信号为x(n)，输出信号y(n)表示为：
[0010][0011]上式中，l为正整数；
[0012]卷积计算输出信号表达式为：
[0013][0014]其中，信号x(n)的长度为M；
[0015]步骤2，提取非合作电离层探测信号特征参数：
[0016]A，脉冲信号特征参数提取：
[0017]以t表示连续时间，n表示离散时间，将连续时间脉冲信号s(t)按照采样率f
s
进行
采样，得到离散时间信号s(n)：
[0018][0019]上式中，A是信号幅度，f(n)是频率调制函数，是相位调制函数，是初始相位，离散时间信号s(n)在时延m时的瞬时自相关函数B(n,m)表示为：
[0020][0021]在此基础上，瞬时自相关的相位θ(n,m)表示为：
[0022][0023]瞬时频率f(n,m)表示为：
[0024][0025]单频脉冲信号形式下满足f(n)＝f
c
和其中，f
c
表示载频，瞬时自相关函数B(n,m)表示为：
[0026]B(n,m)＝a(n)a(n+m)exp(j2πf
c
m/f
s
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0027]其中，a(n)表示单频信号持续时间，表示为：
[0028][0029]上式中，n1和n2分别是脉冲信号起始时刻和终止时刻，此时瞬时频率是一个常数：
[0030]f(n,m)＝f
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0031]B，线性调频LFM信号特征参数提取：
[0032]LFM信号形式上满足f(n)＝f
c
和k是LFM信号的调频斜率，瞬时自相关函数B(n,m)表示为：
[0033]B(n,m)＝A2exp{j[2πf
c
m/f
s
+2πknm/f
s2
+πkm2/f
s2
]}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0034]瞬时频率表示为：
[0035][0036]C，编码信号特征参数提取：
[0037]对于二相相位编码信号，满足f(n)＝f
c
和其中C
d
(n)表示被编码的相位信息，取值为0或1，瞬时自相关函数B(n,m)表示为：
[0038][0039]二相相位编码信号瞬时频率表示为：
[0040][0041]步骤3，利用瞬时自相关特征和瞬时频率特征，使用分类树识别分类不同的非合作电离层探测信号：
[0042]步骤31，判断瞬时频率是否有跳变点，如果有，识别为相位编码信号；
[0043]步骤32，判断瞬时频率的斜率，如果斜率在区间(
‑
μ,μ)之内，其中μ为接近0的常数，识别为脉冲信号；如果斜率在(
‑
μ,μ)之外，识别为线性调频LFM信号；步骤4，重塑非合作电离层探测信号：
[0044]A，脉冲信号重塑：
[0045]对于单个脉冲，重塑的脉冲信号时间函数为：
[0046][0047]其中，
[0048][0049]f0为数字信号的中心频率；
[0050]B，线性调频LFM信号重塑：
[0051]根据式(11)，时频曲线的斜率k就是LFM信号的调频率，重塑的LFM信号时间函数为：
[0052][0053]C，编码信号重塑：
[0054]根据式(13)，在求取相邻调频点的时间差过程中，寻找时间差序列中的最大公约数，作为码元宽度的估计，记为T
d
；
[0055]信号码元个数的估计为其中L为信号序列的长度；
[0056]二相编码信号的时间函数为：
[0057][0058]其中，相位取0或π。
[0059]本专利技术的有益效果是：
[0060]本专利技术所公开的方法，可为电磁环境要求严格的目标侦测系统提供一种不主动辐射信号的电离层实时感知方法，实现对境外等热点地区电离层信号的接收重塑，为非合作电离层探测电离图的形成提供探测信号。
附图说明
[0061]图1是本专利技术方法的流程示意图；
[0062]图2是阵列接收的非合作电离层探测信号频谱分布结果图；
[0063]图3a是电离层探测脉冲信号的时域波形图；
[0064]图3b是电离层探测脉冲信号的频谱图；
[0065]图4a是电离层探测线性调频信号的时域波形图；
[0066]图4b是电离层探测线性调频信号的自相关结果图；
[0067]图5是电离层探测编码信号的自相关函数图。
具体实施方式
[0068]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0069]采用外辐射源体制进行电离层实时探测，能够克服现有技术的局限，基于阵列式短波段接收天线，依托国内非合作电离层探测信号发射源，进行外辐射源体制下电离层探测，形成电离层环境探测电离图，完成大范围区域电离层特性的实时监测。
[0070]利用非合作电离层探测信号进行电离层特性监测，重点在于对电离层探测信号的重塑。重塑的精度直接决定了电离层探测电离图中回波信号形成的精度，进而对回波信噪比等电离图质量核心指标产生影响。
[0071]本专利技术提出一种新的基于阵列式短波段接收天线的电离层探测信号重塑方法，该方法是针对脉冲信号、线性调频信号和编码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非合作电离层探测信号重塑方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，检测非合作电离层探测信号：采用2N+1阶差分滤波器系数进行信号差分滤波，N为正整数，滤波器冲击响应h(n)在各离散时间点n处的系数表示为：当输入信号为x(n)，输出信号y(n)表示为：上式中，l为正整数；卷积计算输出信号表达式为：其中，信号x(n)的长度为M；步骤2，提取非合作电离层探测信号特征参数：A，脉冲信号特征参数提取：以t表示连续时间，n表示离散时间，将连续时间脉冲信号s(t)按照采样率f
s
进行采样，得到离散时间信号s(n)：上式中，A是信号幅度，f(n)是频率调制函数，是相位调制函数，是初始相位，离散时间信号s(n)在时延m时的瞬时自相关函数B(n,m)表示为：在此基础上，瞬时自相关的相位θ(n,m)表示为：瞬时频率f(n,m)表示为：单频脉冲信号形式下满足f(n)＝f
c
和其中，f
c
表示载频，瞬时自相关函数B
(n,m)表示为：B(n,m)＝a(n)a(n+m)exp(j2πf
c
m/f
s
)
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(8)其中，a(n)表示单频信号持续时间，表示为：上式中，n1和n2分别是脉冲信号起始时刻和终止时刻，此时瞬时频率是一个常数：f(n,m)＝f
c
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(5)B，线性调频LFM信号特征参数提取：LFM信号形式上满足f(n)＝f
c
和k是...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄鹏，耿钧，张弓，冯静，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：