国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)與信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于外輻射源雷達(dá)領(lǐng)域，涉及一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)與探測方法，包括依次連接的接收天線、包含信號模擬接收組件的模擬機(jī)箱、包含信號采集處理組件的CPCI機(jī)箱、包含信號存儲(chǔ)組件的至少一個(gè)盤陣機(jī)箱、交換機(jī)以及進(jìn)行信號處理的信號處理機(jī)。系統(tǒng)所利用的多調(diào)頻廣播照射源具有多頻多站多極化的特性；接收天線采用多種極化方式；模擬接收采用射頻直接采樣結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)采集采用射頻帶通采樣和數(shù)字下變頻方案；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用高速磁盤陣列；信號處理機(jī)完成雜波抑制、互模糊函數(shù)、峰值檢測、恒虛警檢測、定位跟蹤和數(shù)據(jù)融合等運(yùn)算，最后輸出目標(biāo)距離、速度和方位信息。本發(fā)明具有無電磁污染、反隱身、探測穩(wěn)定性高和跟蹤連續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)與信號處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及外輻射源雷達(dá)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用多調(diào)頻廣播照射源探測目標(biāo)的 系統(tǒng)與信號處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 外輻射源雷達(dá)(又稱無源雷達(dá)）是一種利用第三方發(fā)射的電磁信號探測目標(biāo)的雙 /多基地雷達(dá)系統(tǒng)，該體制雷達(dá)本身并不發(fā)射能量，而是被動(dòng)地接收目標(biāo)反射的非協(xié)同式輻 射源的電磁信號，對目標(biāo)進(jìn)行定位和跟蹤。常用的商業(yè)照射源有模擬廣播（FM)、數(shù)字廣播 (數(shù)字調(diào)幅廣播DRM、數(shù)字音頻廣播DAB、數(shù)字電視廣播DVB-T、中國移動(dòng)多媒體廣播CMMB和 數(shù)字電視地面廣播DTMB)、無線網(wǎng)絡(luò)WIFI、GPS導(dǎo)航衛(wèi)星等。其中，調(diào)頻廣播外輻射源雷達(dá) 因綠色環(huán)保、覆蓋范圍大和反隱身能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，近年來 發(fā)展迅猛，典型的商業(yè)系統(tǒng)有美國的"沉默的哨兵"和法國的HA100。
[0003] 但目前調(diào)頻廣播外輻射源雷達(dá)多基于單頻單站單極化模式工作：接收直達(dá)波信號 的參考信號只含有一個(gè)調(diào)頻電臺(tái)，接收目標(biāo)回波信號的監(jiān)測信號只有一種極化方式。這種 工作模式仍然面臨許多問題： 1.其波形受廣播內(nèi)容影響，雷達(dá)穩(wěn)定性較差 調(diào)頻信號本質(zhì)是通過調(diào)制信號幅度來控制載波信號頻偏使調(diào)制后的載波頻率與調(diào)制 信號成線性關(guān)系。調(diào)制信號幅度越小載波信號頻偏越小，即載波信號有效帶寬越小，雷達(dá)距 離分辨率越差，信號越不適合用于目標(biāo)探測。廣播信號內(nèi)容由語音、音樂和靜音段構(gòu)成，調(diào) 制信號幅度變化明顯，導(dǎo)致廣播信號有效帶寬時(shí)刻變化，雷達(dá)工作穩(wěn)定性較差。
[0004] 2.信號帶寬較小，雷達(dá)距離分辨率不足 立體聲調(diào)頻廣播標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，調(diào)頻信號100%調(diào)制時(shí)頻偏為±75kHz，此時(shí)信號占用頻帶 寬度為150kHz。實(shí)際上，調(diào)頻信號很少工作在滿調(diào)制狀態(tài)，信號有效帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于150kHz。 而數(shù)字廣播信號帶寬一般在MHz量級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于調(diào)頻信號帶寬。與數(shù)字信號相比，調(diào)頻信號 距尚分辨率較低。
[0005] 然而，調(diào)頻廣播具有多頻、多站、多極化的天然優(yōu)勢，這不僅為解決上述問題提供 了有利條件，而且為調(diào)頻廣播外輻射源雷達(dá)提供了廣闊發(fā)展空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用多調(diào)頻廣播照射源探測目標(biāo)的系統(tǒng) 與信號處理方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，包括依次連接的接收天線，包含 信號模擬接收組件的模擬機(jī)箱，包含信號采集處理組件的CPCI機(jī)箱，包含信號存儲(chǔ)組 件的至少一個(gè)盤陣機(jī)箱，交換機(jī)以及進(jìn)行信號處理的信號處理機(jī)。
[0008] 所述接收天線包括分別由垂直極化天線和水平極化天線組成的參考天線和監(jiān)測 天線；參考天線接收垂直極化電臺(tái)和水平極化電臺(tái)的參考信號，監(jiān)測天線接收監(jiān)測信號。
[0009] 所述信號模擬接收組件包括與所述接收天線連接的多通道模擬接收前端以及 一個(gè)超1?穩(wěn)低相噪晶振。
[0010] 所述信號采集處理組件包括一個(gè)分別與上述多通道模擬接收前端、超高穩(wěn)低 相噪晶振連接的多通道數(shù)據(jù)采集板卡，分別與所述多通道數(shù)據(jù)采集板卡連接的光纖 接口信號處理板卡、CPCI主機(jī)板卡；所述CPCI主機(jī)板卡通過上述交換機(jī)與信號處理機(jī)連 接。
[0011] 所述盤陣機(jī)箱包括與上述光纖接口信號處理板卡連接的PCI-E光纖接口卡 以及與PCI-E光纖接口卡連接的磁盤陣列；所述磁盤陣列通過上述交換機(jī)與信號處 理機(jī)連接。
[0012] 一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)的探測方法，包含以下步驟， 步驟1，由多通道模擬接收前端通過天線接收調(diào)頻信號，并進(jìn)行放大濾波； 步驟2,超高穩(wěn)低相噪晶振輸出固定頻率時(shí)鐘，為多通道數(shù)據(jù)采集板卡提供采樣時(shí)鐘； 多通道數(shù)據(jù)采集板卡接收完成步驟1的信號，并對其進(jìn)行射頻采樣、數(shù)字下變頻處理后變 為多通道基帶I/Q信號；并將該多通道基帶I/Q信號依次通過光纖接口信號處理板卡、 PCI-E光纖接口卡、磁盤陣列以及交換機(jī)傳輸給信號處理機(jī)進(jìn)行信號處理； 步驟3,信號處理機(jī)對步驟2中的多通道基帶I/Q信號進(jìn)行選臺(tái)處理，篩選出攜帶單頻 單站單極化信息的參考信號和監(jiān)測信號； 步驟4,信號處理機(jī)對步驟3中完成選臺(tái)操作后的監(jiān)測信號進(jìn)行雜波抑制； 步驟5,信號處理機(jī)計(jì)算步驟4中監(jiān)測信號和步驟3中參考信號的互模糊函數(shù)得到距離 多普勒譜； 步驟6,信號處理機(jī)對步驟5中的距離多普勒譜進(jìn)行峰值檢測，并對距離多普勒譜中的 所有峰值進(jìn)行恒虛警檢測，去除虛假目標(biāo)得到需要跟蹤的目標(biāo)； 步驟7,信號處理機(jī)對步驟6中的目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤； 步驟8,重復(fù)步驟3-7,直至信號處理機(jī)得到所有頻率、極化、站位條件下的目標(biāo)信息； 步驟9，信號處理機(jī)對步驟8中的所有目標(biāo)信息進(jìn)行融合，輸出目標(biāo)信息。
[0013] 所述步驟2中經(jīng)過數(shù)字下變頻處理后的多通道基帶I/Q信號為寬帶信號，有效帶 寬內(nèi)包含多個(gè)FM廣播電臺(tái)信號。
[0014] 所述方法利用多調(diào)頻廣播照射源探測目標(biāo)；所利用的多調(diào)頻廣播照射源自身具有 多頻多站多極化的性質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有基于調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、充分利用多 個(gè)調(diào)頻廣播照射源資源，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定性增強(qiáng)；2、通過不同頻率、不同極化、不同照射角 下的目標(biāo)回波信號融合處理，提高目標(biāo)檢測性能及雷達(dá)反隱身能力；3、多站協(xié)同定位，提高 目標(biāo)定位精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明模擬接收前端實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018] 圖3是本發(fā)明多通道數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明光纖接口信號處理板卡實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0020] 圖5是本發(fā)明方法實(shí)施方案的流程圖。
[0021] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中射頻采樣后的寬帶基帶信號頻譜。
[0022] 圖7是本發(fā)明方法選臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施方案的流程圖。
[0023] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例中選臺(tái)后的單臺(tái)基帶信號頻譜。
[0024] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例雜波抑制后雙基地距離多普勒譜。
[0025] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例雙頻數(shù)據(jù)融合后的目標(biāo)點(diǎn)跡圖。
[0026] 圖11是本發(fā)明實(shí)施例多極化數(shù)據(jù)融合后的目標(biāo)點(diǎn)跡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明的系統(tǒng)如圖1所示，包括接收天線、模擬機(jī)箱、CPCI機(jī)箱、盤陣機(jī)箱、交換 機(jī)、信號處理機(jī)。
[0028] 本實(shí)施例中，接收天線由4根八木天線組成：2根監(jiān)測天線2根參考天線。2根監(jiān) 測天線分別采用垂直極化和水平極化方式架設(shè)，指向同一監(jiān)測方向。參考天線1采用垂直 極化方式架設(shè)，指向垂直極化信號發(fā)射臺(tái)；參考天線2采用水平極化方式架設(shè)，指向水平極 化信號發(fā)射臺(tái) 本實(shí)施例中，模擬機(jī)箱包括多通道模擬接收前端和超高穩(wěn)低相噪晶振，其中超高穩(wěn)低 相噪晶振輸出80MHz時(shí)鐘，為多通道數(shù)據(jù)采集板卡提供采樣時(shí)鐘。
[0029] 圖2是模擬接收前端的一種實(shí)施方案。該模擬前端采用射頻直接采樣結(jié)構(gòu)，天線 接收的原始信號經(jīng)放大濾波后輸出88-108MHZ的射頻信號。
[0030] 本實(shí)施例中，CPCI機(jī)箱包括3塊多通道數(shù)據(jù)采集板卡、1塊光纖接口信號處理板 卡和1塊CPCI主機(jī)板卡。其中CPCI主機(jī)板卡通過CPCI總線控制多通道數(shù)據(jù)采集板卡 啟動(dòng)或停止采樣。
[0031] 圖3是多通道數(shù)據(jù)采集板卡的一種實(shí)施方案。其中FPGA內(nèi)部數(shù)字下變頻DDC模 塊包括數(shù)控振蕩器NC0、乘法器、FIR抽取濾波器，其均由Altera公司提供的IP核完成；上 述NC0輸出20MHz的正弦和余弦信號，將中頻信號混到基帶；上述FIR抽取濾波器采用兩 級FIR抽取濾波，第一級通帶截止頻率為4MHz，阻帶截止頻率為10MHz，抽取4倍，第二級 通帶截止頻率為4MHz，阻帶截止頻率為5MHz，抽取2倍。
[0032] 圖4是光纖接口信號處理板卡的一種實(shí)施方案。其中DSP選用ADI公司的 TS201，該芯片通過鏈路口接收多通道數(shù)據(jù)采集板卡傳輸?shù)?8通道數(shù)據(jù)。首先DSP1接收 通道0?4的數(shù)據(jù)，DSP2接收通道6?10的數(shù)據(jù)，DSP3接收通道5和12?14的數(shù)據(jù)， DSP4接收通道11和15?17的數(shù)據(jù)，然后FPGA對接收的數(shù)據(jù)按2MB的單位打包，并給數(shù) 據(jù)包添上通道號和數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)號，最后將打包后的數(shù)據(jù)通過光纖接口發(fā)送至PCI-E光纖接 口卡。FPGA1負(fù)責(zé)打包DSP1和DSP2的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA2負(fù)責(zé)打包DSP3和DSP4的數(shù)據(jù). 本實(shí)施例中，盤陣機(jī)箱包括PCI-E光纖接口卡和磁盤陣列。其中PCI-E光纖接口卡使 用Xilinx公司的Virtex5 FPGA，通過PCIE IP核與盤陣主機(jī)通訊，同時(shí)采用DDR2 SDRAM 作為數(shù)據(jù)緩存；磁盤陣列存儲(chǔ)容量為16TB，連續(xù)記錄速度達(dá)750MB/S，峰值速度達(dá)800MB/S。 盤陣機(jī)箱的工作流程是：光纖接口信號處理板卡通過光纖傳輸數(shù)據(jù)至PCI-E光纖接口卡 DDR2內(nèi)存，盤陣主機(jī)啟動(dòng)DMA讀取并保存至磁盤陣列。
[0033] 本實(shí)施例中，信號處理機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制和處理核心。它通過局域網(wǎng)控制CPCI 機(jī)箱啟動(dòng)或停止采樣，控制盤陣機(jī)箱記錄數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)映射訪問磁盤陣列中的數(shù)據(jù)并處 理獲得目標(biāo)的信息。
[0034] 圖5為本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施例。
[0035] 本實(shí)施例中，接收信號經(jīng)放大濾波變?yōu)?8-108MHZ的射頻信號后采用80MHz頻率 帶通采樣，然后經(jīng)數(shù)字下變頻輸出采樣率為10MHz的I/Q基帶信號，對應(yīng)原始信號頻帶為 95-105MHZ。圖6是采樣后得到的寬帶基帶信號頻譜，其中包含7個(gè)FM電臺(tái)。
[0036] 圖7是選臺(tái)處理的一種實(shí)施方案。寬帶基帶信號先經(jīng)混頻器將待選取的電臺(tái)信號 搬至零頻處，再經(jīng)數(shù)字下變頻輸出采樣率為500kHz的單臺(tái)基帶信號。圖8是最終選取的單 臺(tái)基帶信號頻譜。
[0037] 本實(shí)施例中，垂直極化電臺(tái)的參考信號由通道1的基帶信號獲得，水平極化電臺(tái) 的參考信號由通道2的基帶信號獲得。垂直極化的監(jiān)測信號由通道3的基帶信號獲得，水 平極化的監(jiān)測信號由通道4的基帶信號獲得。
[0038] 本實(shí)施例中，雜波抑制采用時(shí)域?yàn)V波方法。圖9是雜波抑制后雙基地距離多普勒 譜。可見經(jīng)雜波抑制后基底降低，目標(biāo)凸顯出來。
[0039] 圖10是雙頻數(shù)據(jù)融合后的目標(biāo)點(diǎn)跡圖。同一監(jiān)測通道接收的雙頻數(shù)據(jù)處理融合 后目標(biāo)點(diǎn)跡更為連續(xù)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定性增強(qiáng)。
[0040] 圖11是多極化數(shù)據(jù)融合后的目標(biāo)點(diǎn)跡圖。同一照射電臺(tái)的目標(biāo)回波信號分別由 水平極化、垂直極化天線接收，信號處理融合后目標(biāo)點(diǎn)跡更為連續(xù)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定性增強(qiáng)。
[0041] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但 并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的接收天 線，包含信號模擬接收組件的模擬機(jī)箱，包含信號采集處理組件的CPCI機(jī)箱，包含信號存 儲(chǔ)組件的至少一個(gè)盤陣機(jī)箱，交換機(jī)以及進(jìn)行信號處理的信號處理機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于：所 述接收天線包括分別由垂直極化天線和水平極化天線組成的參考天線和監(jiān)測天線；參考天 線接收垂直極化電臺(tái)和水平極化電臺(tái)的參考信號，監(jiān)測天線接收監(jiān)測信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于：所 述信號模擬接收組件包括與所述接收天線連接的多通道模擬接收前端以及一個(gè)超高穩(wěn)低 相噪晶振。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于：所 述信號采集處理組件包括一個(gè)分別與上述多通道模擬接收前端、超高穩(wěn)低相噪晶振連接 的多通道數(shù)據(jù)采集板卡，分別與所述多通道數(shù)據(jù)采集板卡連接的光纖接口信號處理板卡、 CPCI主機(jī)板卡；所述CPCI主機(jī)板卡通過上述交換機(jī)與信號處理機(jī)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于：所 述盤陣機(jī)箱包括與上述光纖接口信號處理板卡連接的PCI-E光纖接口卡以及與PCI-E光 纖接口卡連接的磁盤陣列；所述磁盤陣列通過上述交換機(jī)與信號處理機(jī)連接。
6. -種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于：包含以下 步驟， 步驟1，由多通道模擬接收前端通過天線接收調(diào)頻信號，并進(jìn)行放大濾波； 步驟2,超高穩(wěn)低相噪晶振輸出固定頻率時(shí)鐘，為多通道數(shù)據(jù)采集板卡提供采樣時(shí)鐘； 多通道數(shù)據(jù)采集板卡接收完成步驟1的信號，并對其進(jìn)行射頻采樣、數(shù)字下變頻處理后變 為多通道基帶I/Q信號；并將該多通道基帶I/Q信號依次通過光纖接口信號處理板卡、 PCI-E光纖接口卡、磁盤陣列以及交換機(jī)傳輸給信號處理機(jī)進(jìn)行信號處理； 步驟3,信號處理機(jī)對步驟2中的多通道基帶I/Q信號進(jìn)行選臺(tái)處理，篩選出攜帶單頻 單站單極化信息的參考信號和監(jiān)測信號； 步驟4,信號處理機(jī)對步驟3中完成選臺(tái)操作后的監(jiān)測信號進(jìn)行雜波抑制； 步驟5,信號處理機(jī)計(jì)算步驟4中監(jiān)測信號和步驟3中參考信號的互模糊函數(shù)得到距離 多普勒譜； 步驟6,信號處理機(jī)對步驟5中的距離多普勒譜進(jìn)行峰值檢測，并對距離多普勒譜中的 所有峰值進(jìn)行恒虛警檢測，去除虛假目標(biāo)得到需要跟蹤的目標(biāo)； 步驟7,信號處理機(jī)對步驟6中的目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤； 步驟8,重復(fù)步驟3-7,直至信號處理機(jī)得到所有頻率、極化、站位條件下的目標(biāo)信息； 步驟9,信號處理機(jī)對步驟8中的所有目標(biāo)信息進(jìn)行融合，輸出目標(biāo)信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)信號處理方法，其特征 在于：所述步驟2中經(jīng)過數(shù)字下變頻處理后的多通道基帶I/Q信號為寬帶信號，有效帶寬內(nèi) 包含多個(gè)FM廣播電臺(tái)信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多調(diào)頻廣播的外輻射源雷達(dá)信號處理方法，其特征 在于：利用多調(diào)頻廣播照射源探測目標(biāo)；所利用的多調(diào)頻廣播照射源自身具有多頻多站多 極化的性質(zhì)。
【文檔編號】G01S13/88GK104090274SQ201410343541
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】萬顯榮, 傅*, 龔子平, 陳偉, 張勛 申請人:武漢大學(xué)