专利名称：基于多pc架构的外辐射源雷达准实时处理系统及处理方法
技术领域：
本发明属雷达技术领域，涉及雷达信号处理技术，具体来说是一种基于多PC架构的外辐射源雷达处理系统及实现方法，可在MATLAB软件平台下实现数据的准实时处理，实现对目标准实时定位跟踪。
背景技术：
常规有源雷达其发射信号易于被敌方侦收和截获，因而容易遭受电子干扰和反辐射导弹的袭击。近年利用广播、电视、卫星等民用照射源的无源雷达探测技术越来越受到大家的重视。无源雷达系统本身不需要发射信号，而是利用环境中已有的或者目标本身的发射的电磁波信号进行目标探测与定位，因此它具有抗干扰、抗反辐射导弹、抗低空突防和反隐身的综合“四抗”潜力。目前国内外研究的无源雷达主要有两种一种是利用检测目标本身发射的电磁波进行检测和测向，但是此方法只能检测由目标发射过来的强电磁波，但是当目标进行电磁静默时，该系统就完全检测不到目标，失去了探测的能力；另一种是基于外辐射源的无源雷达系统，利用目标反射环境中存在的电磁波信号，如商用调频广播电台信号，通信信号等来进行探测，这种系统不受目标是否发射电磁波的影响，所以相对于第一种系统来说具有更大的优势。然而由于外辐射源的非协作性，外辐射源雷达的探测性能往往较常规雷达系统差，因此需要采用更复杂的信号处理手段，因此计算量比较大。目前无源雷达定位跟踪系统的数据处理实现算法主要是通过开发专用信号处理板进行数据处理，但是其开发周期长， 开发费用相对较高，扩展性和可操作性较差；此外现有的利用PC机处理方法虽然避免了上述不足，但是数据处理速度较低，难以满足实时、准实时系统科研实验及算法验证等需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理系统及处理方法，以提高系统数据处理速度，并简化系统结构，降低开发费用，提高可操作性，更好地满足系统算法验证及科研实验的要求。为实现上述目的，本发明提供的基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理系统包括直达波天线，用于接收调频广播台的直达波信号D ；信号天线阵，用于接收由运动目标反射的调频广播台信号Ri、调频广播发射台的直达波信号和多径信号Zi,其中i = 1，2，L，8;多通道接收机，用于对直达波天线D和信号天线阵接收到的信号氏+Zi进行模拟混频和增益调整，得到模拟中频信号，并将该中频信号传送给数据采集器；数据采集器，用于对接收机输出的模拟中频信号进行数字化，并将数字化后的中频信号进行数字下变频处理，得到数字基带直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i，并将此直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i传送给杂波相消模块，并记录当前数据序号；杂波相消模块，用于读取采集卡中数据序号，并对直达波信号ref和回波信号 echo,进行自适应杂波相消、匹配滤波和距离-多普勒二维相关运算，该二维相关运算的运算结果yi(fd，t)输出到目标检测与跟踪模块，运算结束后将目标检测与跟踪模块工作标志置1，将杂波相消模块工作标志置0 ；目标检测与跟踪模块，用于对杂波相消模块输出的距离-多普勒二维相关运算结果^(4，t)进行恒虚警检测和航迹处理，得到目标距离多普勒航迹信息，利用该距离多普勒航迹信息对目标进行比幅测角，计算目标的位置信息，并显示目标的真实航迹，显示结束后目标检测与跟踪模块工作标志置0，将杂波相消模块工作标志置1，准备进行下一帧数据处理。为实现上述目的，本发明提供的基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理方法， 包括以下步骤(1)通过参考天线接收调频广播基站发射的直达波信号D，通过信号天线阵接收运动目标反射的调频广播台信号氏、杂波干扰信号Zi,其中i = 1，2，L，8 ；(2)对接收到的直达波信号D和运动目标反射的调频广播台信号氏和杂波干扰信号rLi进行模拟混频和增益调整，得到模拟中频信号；(3)将模拟中频信号进行数字化，并将数字化以后的中频信号进行数字下变频处理，得到数字基带直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i ；将每Is时间内得到的数字基带直达波信号ref保存到数据文件ref_XXX. dat内，将每Is时间内得到的数字基带回波信号ech0i保存到数据文件echoi_xxx. dat内，其中xxx为数据文件序号，xxx = 001,002,…， 999，并将已保存数据的文件序号写入数据序号文件file, dat中；(4)通过第一计算机PCl读取数据序号文件file.dat，若数据序号文件中的数值不为0，则进行后续数据处理，即由PCl建立自身工作标志fIagl，并将flagl置1 ；同时由 PCl为第二计算机PC2和第三计算机PC3建立工作标志f lag2和f lag3，并将f lag2置1，将 flag3置0 ；并由PCl设定令计数器k = 1 ；(5)通过第一计算机PCl和第二计算机PC2检测各自的工作标志flagl和flag2， 确认flagl和flag2均为1后，PCl从数据序号文件file, dat中读取当前数据的序号xxx， 并将数据序号xxx分发给第二计算机PC2和第三计算机PC3 ；然后由PCl和PC2读取ref_ xxx. dat和echoijxx. dat进行频域变步长LMS杂波相消处理，获得提纯后的回波信号Si, 并用ref_XXX. dat中的直达波信号ref和提纯后的回波信号Si进行无源相干处理，得到距离多普勒信息Yi (fd，η)为只
权利要求
1.一种基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理系统，其特征在于包括直达波天线，用于接收调频广播台的直达波信号D ；信号天线阵，用于接收由运动目标反射的调频广播台信号氏、杂波干扰信号&，其中i =1，2，L，8 ；多通道接收机，用于对直达波天线D和信号天线阵接收到的信号氏+Zi进行模拟混频和增益调整，得到模拟中频信号，并将该中频信号传送给数据采集器；数据采集器，用于对多通道接收机输出的模拟中频信号进行数字化，并将数字化后的中频信号进行数字下变频处理，得到数字基带直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i， 并将此直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i传送给杂波相消模块，并记录当前数据序号；杂波相消模块，用于读取采集卡中数据序号，并对直达波信号ref和回波信号ech0i进行自适应杂波相消、匹配滤波和距离-多普勒二维相关运算，该二维相关运算的运算结果 Yi (fd, t)输出到目标检测与跟踪模块，运算结束后将目标检测与跟踪模块工作标志置1，将杂波相消模块工作标志置0 ；目标检测与跟踪模块，用于对杂波相消模块输出的距离-多普勒二维相关运算结果 Yi (fd, t)进行恒虚警检测和航迹处理，得到目标距离多普勒航迹信息，利用该距离多普勒航迹信息对目标进行比幅测角，计算目标的位置信息，并显示目标的真实航迹，显示结束后目标检测与跟踪模块工作标志置0，将杂波相消模块工作标志置1，准备进行下一帧数据处理。
2.根据权利要求书1所述的外辐射源雷达准实时处理系统，其特征在于信号天线阵采用水平极化圆阵天线，每个天线阵元的带宽为70-120MHZ，有效覆盖角度为45度；天线阵共有8个天线单元，分上下两层，每层为十字交叉型四元阵，两层之间相错45度，覆盖范围为 360 度。
3.根据权利要求书1所述的外辐射源雷达准实时处理系统，其特征在于目标检测与跟踪模块包括测角子模块和恒虚警检测与航迹处理子模块，该恒虚警检测与航迹处理子模块，对杂波相消模块输出的距离-多普勒二维相关运算结果Yi (fd，t)进行恒虚警检测和航迹起始、点迹与航迹的关联、航迹消亡的处理，得到目标距离多普勒航迹信息，并将目标距离多普勒航迹信息传输给测角子模块；测角子模块，利用比幅算法测得目标角度，并根据目标的距离和信息解算出目标的位置，显示出目标的真实航迹。
4.一种基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理方法，包括以下步骤(1)通过直达波天线接收调频广播基站发射的直达波信号D，通过信号天线阵接收运动目标反射的调频广播台信号民、杂波干扰信号Zi,其中i = 1，2，L，8 ；(2)对接收到的直达波信号D和运动目标反射的调频广播台信号氏和杂波干扰信号τ、 进行模拟混频和增益调整，得到模拟中频信号；(3)将模拟中频信号进行数字化，并将数字化以后的中频信号进行数字下变频处理，得到数字基带直达波信号ref和数字基带回波信号ech0i ；将每Is时间内得到的数字基带直达波信号ref保存到数据文件ref_XXX. dat内，将每Is时间内得到的数字基带回波信号 ech0i保存到数据文件echoi_xxx. dat内，其中xxx为数据文件序号，xxx = 001,002,...，.999，并将已保存数据的文件序号写入数据序号文件file, dat中；(4)通过第一台计算机PCl读取数据序号文件file,dat，若数据序号文件中的数值不为0，则进行后续数据处理，即由PCl建立自身工作标志f Iagl，并将f Iagl置1 ；同时由PCl 为第二台计算机PC2和第三台计算机PC3建立工作标志flag2和flag3，并将flag2置1， 将 flag3 置 0 ；(5)通过第一台计算机PCl和第二台计算机PC2检测各自的工作标志fIagl和f lag2， 确认flagl和flag2均为1后，PCl从数据序号文件file, dat中读取当前数据的序号xxx， 并将数据序号xxx分发给第二台计算机PC2和第三台计算机PC3 ；然后由PCl和PC2读取 ref_xxx. dat和echoijxx. dat进行频域变步长LMS杂波相消处理，获得提纯后的回波信号 Si，并用ref_XXX. dat中的直达波信号ref和提纯后的回波信号Si进行无源相干处理，得到距离多普勒信息71(&，11)为
5.根据权利要求4所述的基于多PC结构的外辐射源雷达准实时处理方法，其中步骤(7)所述的比幅测向法，按照如下步骤进行(7a)根据天线方向特性，计算相邻两天线的幅度方位关系图； (7b)提取目标回波信号的最大值V1和次大值V2，并计算幅度差值Δ为Δ = IOlgV1-IOlgV2 ；(7c)找出幅度差值△在天线幅度方位关系图中所对应的角度值，即为目标角度ek。
6.根据权利要求4所述的基于多PC结构的外辐射源雷达准实时处理方法，其中步骤(8)所述的利用目标角度值终和目标距离信息P解出目标的位置坐标(χ，y)，按如下步骤进行(8a)设(xR，yR)表示接收站的坐标，(xT, yT)表示发射站的坐标；(8b)按下式解方程组，得到目标位置(x，y)
全文摘要
本发明公开了一种基于多PC架构的外辐射源雷达准实时处理系统，主要解决传统外辐射源雷达处理系统数据处理速度慢，开发费用高的问题。该系统由直达波天线、信号天线阵、接收机、数据采集器、集线器和三台计算机PC1，PC2，PC3组成。直达波天线接收直达波信号，信号天线阵接收目标回波信号，这两种信号经滤波放大后，由数据采集器进行AD转换和数字下变频，得到数字信号；然后由PC1和PC2进行杂波相消和距离-多普勒二维相关运算，运算结束后通知PC3进行目标检测与航迹处理，并进行比幅测角，解算目标位置并显示目标；显示结束后PC3通知PC1和PC2进行下一帧数据处理。本发明具有数据处理速度快的优点，可用较低的成本实现外辐射源雷达的准实时处理。
文档编号G01S7/41GK102288947SQ20111012208
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者同非, 张力争, 王俊 申请人:西安电子科技大学