一种相位编码脉冲雷达信号测向方法技术

一种相位编码脉冲雷达信号的测向方法，针对二相编码、四相编码信号，首先利用平方法或四次方法对接收信号进行预处理，然后对其频域数据进行能量积累，通过自适应门限检测处理获得脉冲起止时刻；将对应起止时刻的原始采样宽带相位编码脉冲信号的脉内采样数据送入基于多相滤波结合短时傅里叶变换的信道化检测处理模块，获得单一码元对应的信号幅相参数及高精度频率信息；最后基于最优模糊的多基线干涉仪测向算法获取目标角度信息。本发明专利技术能够对微弱复杂调制信号进行检测识别，为被动探测系统提供更加准确可靠的导引信息。提供更加准确可靠的导引信息。提供更加准确可靠的导引信息。

【技术实现步骤摘要】
一种相位编码脉冲雷达信号测向方法


[0001]本专利技术涉及非合作雷达信号与信息处理领域，尤其涉及一种相位编码脉冲雷达信号测向方法。

技术介绍

[0002]在电子探测应用领域，对抗双方总是尽可能的利用各种先进技术手段来制衡对手，一场场对抗演练共同推动着该
的繁荣与进步。对于主动探测系统来说，利用自身合作信号处理的优势，不仅可以在发送端采用灵活多变的信号形式保证己方雷达不被对方准确检测，还可以在接收端采用匹配处理方式提高回波信号信噪比，从而达到有效提取目标信息的目的；对于防御系统来说，面对的不仅是频率宽开、高密度脉冲流、强噪声背景下的未知目标信息，而且信号种类及信号调制特征也越来越复杂多变。一直以来，如何从复杂信号环境中抑制噪声并提取有效目标信号成为摆在科研工作者面前的一大难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种相位编码脉冲雷达信号测向方法，能够对微弱复杂调制信号进行检测识别，为被动探测系统提供更加准确可靠的导引信息。
[0004]为了到上述目的，本专利技术提供一种相位编码脉冲雷达信号的测向方法，包含以下步骤：
[0005]将原始采样数据复制成相同的两路，对其中一路通过FIFO缓存，对另外一路进行平方和四次方处理，对进行平方和四次方处理后的数据进行STFT变换，对经过STFT变换的数据进行能量累积，再通过自适应门限检测技术自动获取脉冲信号的起止时刻，根据脉冲信号的起止时刻，从通过FIFO缓存的原始采样数据中截取对应脉冲信号的起止时刻的数据，将截取的数据送入基于多相滤波结合短时傅里叶变换的信道化检测处理模块，获得单一码元对应的信号幅相参数及高精度频率信息，根据获得的频率及相位数据，结合各个天线的位置信息，采用基于最优模糊的多基线干涉仪测向算法获得目标的角度位置。
[0006]根据STFT变换后的峰值稳定性，判断数据的编码类型；
[0007]只有平方或者四次方后的信号是单频信号，STFT变换的峰值才可能是一串幅度相对稳定的数值；
[0008]若平方后的STFT变换的峰值数据稳定，则判别原始信号为二相编码信号；
[0009]若平方后的STFT变换的峰值数据不稳定，而四次方后STFT变换的峰值数据稳定，则判别原始信号为四相编码信号。
[0010]采用128点FFT方式实现STFT变换，滑动点数也为128点，
[0011]经STFT变换后，串行输出128信道幅相数据，由于FFT变换存在镜像，只选择前64个信道构建幅度/时间图，其中，时间分辨率Δt由采样率和单次信号处理点数共同决定：
[0012]Δt＝N/f
s
[0013]其中，N为FFT点数，f
s
为采样率。
[0014]经STFT变换后的时频图中，能量积累后依次判定同一时刻各个信道信号能量是否超过设定的门限值，如果超过则选取其中能量最大的信道作为信号检测基准信道，否则继续进行下一时刻各信道信号能量与门限比较；
[0015]门限生成方式为：
[0016]Thre＝A*B+C
[0017]其中，Thre为信号检测动门限；C为装订分量，是一个固定的门限；B为腐蚀分量；A为信道内调节分量；
[0018]进行信号检测时，首先截取一段时间内的原始数据，并将它均匀分成N1段，依次计算各段内的最小值，选择各段内最小值中的最大值为调节分量A，选取B＝3.1625作为腐蚀分量。
[0019]所述获得单一码元对应的信号幅相参数及高精度频率信息的方法包含：
[0020]为了获得信号的幅度相位信息，首先将所有接收通道幅相数据相加求和，并利用如下公式进行平滑处理：
[0021][0022]其中，x
k
表示当前时刻某信道幅度值，y
k
表示滤波输出值；本检测算法共包含64个信道，因此有64组y
k
，第n信道幅度数据用来表示；当某信道连续三个时间刻度对应的信号幅度值超过门限，则将第四个时间刻度对应的频谱幅相数据作为信号的幅度和相位；
[0023]对第n信道幅度值做门限检测，上角标表示信道号，下角标表示时间，取第三个过门限的值作为脉冲到达时刻TOA，在脉冲下降沿记录脉冲结束时刻，计算每个脉冲宽度PW；
[0024]当第n信道幅度值时，记录当前信道号CH；当时，同时送出跨道标志；结合信道号和信号的相位，求得信号的频率信息：
[0025][0026]其中，N1表示信道号；表示同信道单一时间刻度对应的相位差。
[0027]所述采用基于最优模糊的多基线干涉仪测向算法获得目标的角度位置的方法包含：
[0028]以八天线干涉仪为例，其详细步骤如下：
[0029]确定角度搜索范围；
[0030]俯仰角取β∈[0,60
°
]，方位角度取α∈[0,360
°
]，设置搜索俯仰角搜索步长为0.25
°
，俯仰角搜索步长为1
°
，则得到(α
i
,β
j
)，其中i∈[0,240]、j∈[0,360]，且i∈Z，j∈Z；记录各个位置下，各个天线之间实测的相位差(φ
mn
)'
ij
；
[0031]遍历所有角度(α
i
,β
j
)，根据下式计算任意一组天线在相应角度下的理论相位值
(φ
mn
)
ij
；
[0032](φ
mn
)
ij
＝2π/λsinβ
j cosα
i
[(x
m
‑
x
n
)sinβ
j sinα
i
+(y
m
‑
y
n
)cosα
i
][0033]其中，λ为接收信号波长，α
i
为目标入射的方位角，β
j
为目标入射的俯仰角，(x
i
,y
i
)为天线的横纵坐标；
[0034]通过公式以及步骤S5.2得到的和(φ
mn
)
ij
得到(k
mn
)
ij
，其中(k
mn
)
ij
为实测相位与理论相位之间的模糊数。
[0035]对任意固定的i和j遍历m＝1
…
7；n＝m+1
…
8可得到一组(k
mn
)
ij
，利用下式计算所有基线的模糊误差之和s
ij
：
[0036][0037]其中，round((k
mn
)
ij
)表示与(k
mn
)
ij
最接近的整数，|
·
|表示取绝对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位编码脉冲雷达信号的测向方法，其特征在于，包含以下步骤：将原始采样数据复制成相同的两路，对其中一路通过FIFO缓存，对另外一路进行平方和四次方处理，对进行平方和四次方处理后的数据进行STFT变换，对经过STFT变换的数据进行能量累积，再通过自适应门限检测技术自动获取脉冲信号的起止时刻，根据脉冲信号的起止时刻，从通过FIFO缓存的原始采样数据中截取对应脉冲信号的起止时刻的数据，将截取的数据送入基于多相滤波结合短时傅里叶变换的信道化检测处理模块，获得单一码元对应的信号幅相参数及高精度频率信息，根据获得的频率及相位数据，结合各个天线的位置信息，采用基于最优模糊的多基线干涉仪测向算法获得目标的角度位置。2.如权利要求1所述的相位编码脉冲雷达信号的测向方法，其特征在于，根据STFT变换后的峰值稳定性，判断数据的编码类型；只有平方或者四次方后的信号是单频信号，STFT变换的峰值才可能是一串幅度相对稳定的数值；若平方后的STFT变换的峰值数据稳定，则判别原始信号为二相编码信号；若平方后的STFT变换的峰值数据不稳定，而四次方后STFT变换的峰值数据稳定，则判别原始信号为四相编码信号。3.如权利要求2所述的相位编码脉冲雷达信号的测向方法，其特征在于，采用128点FFT方式实现STFT变换，滑动点数也为128点，经STFT变换后，串行输出128信道幅相数据，由于FFT变换存在镜像，只选择前64个信道构建幅度/时间图，其中，时间分辨率Δt由采样率和单次信号处理点数共同决定：Δt＝N/f
s
其中，N为FFT点数，f
s
为采样率。4.如权利要求3所述的相位编码脉冲雷达信号的测向方法，其特征在于，经STFT变换后的时频图中，能量积累后依次判定同一时刻各个信道信号能量是否超过设定的门限值，如果超过则选取其中能量最大的信道作为信号检测基准信道，否则继续进行下一时刻各信道信号能量与门限比较；门限生成方式为：Thre＝A*B+C其中，Thre为信号检测动门限；C为装订分量，是一个固定的门限；B为腐蚀分量；A为信道内调节分量；进行信号检测时，首先截取一段时间内的原始数据，并将它均匀分成N1段，依次计算各段内的最小值，选择各段内最小值中的最大值为调节分量A，选取B＝3.1625作为腐蚀分量。5.如权利要求4所述的相位编码脉冲雷达信号的测向方法，其特征在于，所述获得单一码元对应的信号幅相参数及高精度频率信息的方法包含：为了获得信号的幅度相位信息，首先将所有接收通道幅相数据相加求和，并利用如下公式进行平滑处理：其中，x
k
表示当前时刻某信道幅度值，y
k
表示滤波输出值；本检测算法共包含64个信道，
因此有64组y
k
，第n信道幅度数据用来表示；当某信道连续三个时间刻度对应的信号幅度值超过门限，则将第四个时间刻度对应的频谱幅相数据作为信号的幅度和相位；对第n信道幅度值做门限检测，上角标表示信道号，下角标表示时间，取第三个过门限的值作为脉冲到达时刻TOA，在脉冲下降沿记录脉冲结束时刻，计算每个脉冲宽度PW；当第n信道幅度值时，记录当前信道号CH；当时，同时送出跨道标志；结合信道号和信号的相位，求得信号的频率信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祎，蔡猛，雷舒杰，吴迎春，陆雪鹏，秦令令，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：