一种基于数字电视信号的直升机目标识别方法技术

本发明专利技术涉及利用基于数字电视信号的外辐射源雷达检测识别直升机目标的方法，属于雷达目标探测处理领域。首先将目标回波信号与直达波信号进行自适应对消；然后对直达波信号及对消后所得的目标回波信号做互模糊函数，在互模糊函数结果中寻找直升机目标的峰值位置，然后沿其多普勒轴检测是否有周期出现的谐波，根据谐波的周期性间隔可得到直升机的螺旋桨转速；根据主峰的多普勒，计算直升机的径向飞行速度；根据主峰所在时延单元计算目标的时延，从而可实现对直升机的检测与参数测量。与传统外辐射源雷达只进行运动目标检测相比，本发明专利技术利用螺旋桨微多普勒调制引起的多次谐波副峰特征进行直升机目标识别，可以估计直升机螺旋桨转速等附加信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及一种外辐射源雷达中直升机检测、识别的方法，属于雷达目标探测

技术介绍
外辐射源雷达是一种双多基地雷达系统，利用非合作照射源进行目标探测，由于本身不发射信号，因而具有较低廉的成本。常用的照射源包括调频广播信号、GSM信号、模拟电视、数字电视信号等。其中数字电视信号是外辐射源雷达的理想照射源，数字电视采用数字调制技术，发射功率稳定；同时数字电视信号的带宽较宽(7. 56MHz)，使外辐射源雷达具有比较高的距离分辨率，有利于探测低空飞行的目标，因此本专利技术选取数字电视信号作为外辐射源。 如图I所示，本外辐射源雷达利用数字电视广播发射塔作为非合作发射源，通过参考信号接收天线接收直达波信号，通过回波信号接收天线接收目标回波信号，但同时接收到直达波和杂波干扰，因此外辐射源雷达信号处理机首先采用自适应对消算法抑制目标回波接收天线接收到的直达波和杂波干扰，然后利用互模糊函数实现相干积累，并进行恒虚警检测，根据互模糊函数中峰值位置测量目标回波信号与直达波信号的时延差和多普勒频移，从而实现对运动目标的检测和定位。随着低空空域的逐步开放，航模直升机、小型民用直升机、武装直升机等各类直升机目标对城市的安全造成了巨大的潜在威胁，因此亟需开发一种适用于城市环境的检测识别直升机的雷达技术。由于电视塔高，电视信号低空覆盖良好，同时外辐射源雷达工作时本身不发射电磁信号，在城市环境具有良好的电磁兼容性。另一方面，外辐射源雷达与脉冲体制雷达在检测直升机方面也具有一定的优势。直升机与普通固定翼飞机的一个主要区别在于其具有螺旋桨，对脉冲体制雷达，由于雷达发射脉冲的速度和直升机螺旋桨转速没有固定的关系，并且仅在雷达发射的电磁波垂直于螺旋桨时回波才强，所以螺旋桨的回波是随机的。而对数字电视信号外辐射源雷达，由于电视塔发射的是连续波信号，所以每次螺旋桨转向雷达时都会有回波，因此在各种检测识别直升机的雷达中，基于数字电视信号的外辐射源雷达有其独特的优势。直升机螺旋桨的旋转在雷达回波中产生了额外的频率调制，表现在频谱上的特征就是在机身回波主峰周围产生谐波谱线，这就是直升机的微多普勒特征。假设电视塔发射波长为λ的连续波信号，则接收到的理想直升机目标回波信号可以表示为λ jr^4tl T-Jc.s., (/) = pexpx2]0)■ exp ( I '其中，p为目标的电磁反射率，λ为外辐射源发射信号波长，Vh为直升机相对于雷达的径向速度，R和h分别是直升机螺旋桨中心距雷达的初始距离和螺旋桨初始高度，β为直升机仰角，L为直升机旋翼长度，K为直升机螺旋桨叶片数，ω为旋翼转速，hk(t)为第k个旋翼叶片的周期雷达散射截面(RCS)波动且权利要求1.，其所依托的外辐射源雷达硬件平台包括参考信号接收天线、目标回波接收天线、信号处理机，待测目标为直升机，所述外辐射源雷达通过参考信号接收天线接收直达波信号，通过目标回波接收天线接收目标反射的电视信号，其特征在于，直升机目标识别方法的具体步骤为 .1)外辐射源雷达将通过目标回波接收天线接收到的目标回波信号y(n)与通过参考信号接收天线接收到的的直达波信号x(n)在信号处理机中进行自适应对消得到信号e(n)，且 e (n) = y (n) -wT (n) x (n)(I) 其中w(n)为滤波器系数，n表示时域样本数； .2)信号处理机利用互模糊函数将直达波信号x(n)与步骤I)得到的对消输出信号e(n)进行二维相关处理，得到互模糊函数结果|x(d，k) |2，且 X (d, k) |2 = IFFT {e (n) x*(n_d)} 12(2) 其中，d表示时延单元数，k表示多普勒频移单元数； .3)信号处理机对互模糊函数结果|x(d，k)I2进行恒虚警检测； .4)信号处理机分析步骤3)得到的恒虚警检测结果，观察是否检测到目标，根据检测结果分为以下两种情况 .4.I如果目标存在，则进一步观察是否存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，此时有以下两种情况 .4.I. I若存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，则存在直升机目标，然后提取多次谐波副峰间重复周期，计算直升机螺旋桨转速，提取主峰的多普勒频率，计算直升机的径向飞行速度； .4.I. 2若不存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，则按一般非直升机目标处理； .4.2若不存在目标，则返回步骤I)继续接收数据，直到本次任务完成。全文摘要本专利技术涉及利用基于数字电视信号的外辐射源雷达检测识别直升机目标的方法，属于雷达目标探测处理领域。首先将目标回波信号与直达波信号进行自适应对消；然后对直达波信号及对消后所得的目标回波信号做互模糊函数，在互模糊函数结果中寻找直升机目标的峰值位置，然后沿其多普勒轴检测是否有周期出现的谐波，根据谐波的周期性间隔可得到直升机的螺旋桨转速；根据主峰的多普勒，计算直升机的径向飞行速度；根据主峰所在时延单元计算目标的时延，从而可实现对直升机的检测与参数测量。与传统外辐射源雷达只进行运动目标检测相比，本专利技术利用螺旋桨微多普勒调制引起的多次谐波副峰特征进行直升机目标识别，可以估计直升机螺旋桨转速等附加信息。文档编号G01S7/02GK102798855SQ20121028322公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日专利技术者单涛, 陶然, 刘升恒, 卓智海, 张建 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字电视信号的直升机目标识别方法，其所依托的外辐射源雷达硬件平台包括参考信号接收天线、目标回波接收天线、信号处理机，待测目标为直升机，所述外辐射源雷达通过参考信号接收天线接收直达波信号，通过目标回波接收天线接收目标反射的电视信号，其特征在于，直升机目标识别方法的具体步骤为：1）外辐射源雷达将通过目标回波接收天线接收到的目标回波信号y(n)与通过参考信号接收天线接收到的的直达波信号x(n)在信号处理机中进行自适应对消得到信号e(n)，且e(n)＝y(n)？wT(n)x(n)？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？（1）其中w(n)为滤波器系数，n表示时域样本数；2）信号处理机利用互模糊函数将直达波信号x(n)与步骤1）得到的对消输出信号e(n)进行二维相关处理，得到互模糊函数结果|x(d,k)|2，且|x(d,k)|2＝|FFT{e(n)x*(n？d)}|2？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？（2）其中，d表示时延单元数，k表示多普勒频移单元数；3）信号处理机对互模糊函数结果|x(d,k)|2进行恒虚警检测；4）信号处理机分析步骤3）得到的恒虚警检测结果，观察是否检测到目标，根据检测结果分为以下两种情况：4.1如果目标存在，则进一步观察是否存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，此时有以下两种情况：4.1.1若存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，则存在直升机目标，然后提取多次谐波副峰间重复周期，计算直升机螺旋桨转速，提取主峰的多普勒频率，计算直升机的径向飞行速度；4.1.2若不存在沿多普勒轴的与某一中心频率对称的呈周期出现的多次谐波副峰，则按一般非直升机目标处理；4.2若不存在目标，则返回步骤1）继续接收数据，直到本次任务完成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：单涛，陶然，刘升恒，卓智海，张建，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：