简易单通道无源双基地雷达系统与处理方法

本发明涉及一种简易单通道无源双基地雷达系统与处理方法，属于无源雷达。

背景技术：

1、利用雷达信号作为非合作辐射源的无源双基地雷达，通过本地接收系统接收直达波参考信号和目标回波，实现对目标的探测与跟踪。传统的有源雷达系统相比，该系统具有不发射只接收、功耗低、成本低、重量轻等优势，能够在电磁静默时，能够保持对战场环境的侦察监视。

2、通常的无源双基地雷达系统一般采用两个通道（直达波通道和目标通道）来分别接收直达波参考信号和目标回波，需要两套天线和两套接收机，使得系统结构较为复杂，成本也相应增加。雷达信号通常以大带宽和良好的压缩比为特征，因此它们提供了增强的距离分辨率。因为常见的雷达波形是确定性的，所以双基地配置基本上不需要直达波参考信道来检测目标。确定性波形的先验知识允许无源接收机与机会照射源匹配，生成多普勒图，从而实现对运动目标的检测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中提到现有无源双基地雷达系统结构复杂、成本高的问题，提供一种结构简单且成本低的简易单通道无源双基地雷达系统。

2、为了解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：

3、简易单通道无源双基地雷系统，其特殊之处在于：包括天线模块、信号变频模块、信号采集处理模块和数据处理显示pc终端；

4、其中，所述天线模块用于接收信号；

5、所述信号变频模块包括信号变频单元和时钟与本振单元；

6、所述变频单元即单通道接收机，接收天线模块的信号并将信号处理后传递给信号采集处理模块，同时接收时钟与本振单元的信号；

7、所述本振单元接收信号采集处理模块的信号，并将信号传递给信号采集处理模块与变频单元；

8、所述信号采集处理模块包括信号采集单元、主控单元和接口单元；

9、所述采集单元接收变频单元的信号，将信号传递给主控单元与接口单元，同时接收接口单元、时钟与本振单元的信号；

10、所述接口单元将采集单元的信号传递给主控单元和数据处理显示pc终端，并将主控单元和数据处理显示pc终端的信号传递给采集单元；

11、所述数据处理显示pc终端实现整个系统的控制和对采集数据进行分析、处理和显示；

12、优选的，所述天线模块采用简易喇叭天线，为定向天线，具备1～2ghz的信号接收能力，针对l波段的警戒雷达照射源；

13、优选的，所述信号变频单元将天线接收的信号变频、放大、滤波后转成中频模拟信号；

14、所述时钟与本振单元产生各种基准时钟信号；

15、优选的，所述信号变频模块由l频段场放大器、l频段频率综合器和l频段变频器组成；

16、所述l频段场放大器实现对天线接收到的l频段直达波和目标回波射频信号的放大；l频段场放大器包含两个滤波器、一个限幅器、一个低噪声放大器。射频输入频率：1100mhz～1400mhz，增益：≥15db，噪声系数：≤3db；

17、所述l频段频率综合器采用锁相环输出一路1本振和一路2本振，其中1本振输出频率：1600mhz～1900mhz，1mhz步进，频率受控；2本振输出频率：640mhz；本振输出电平：≥0dbm；

18、所述l频段双通道变频器实现接收l频段信号，经变频、放大、滤波输出中频信号；

19、优选的，所述采集单元将信号变频单元处理的、同时混有直达波和目标回波的中频模拟信号转变为基带数字信号；

20、所述主控单元解算各种命令、参数，控制各模块按照既定时序正常工作；

21、所述接口单元采用pciex4总线接口，实现系统的对外连接；

22、信号采集处理模块对信号变频模块输出的混有直达波和目标回波的中频模拟信号进行a/d变换后，送入fpga进行预处理，然后通过pciex4总线接口将采集的iq数据传输至pc终端进行分析、处理和显示。

23、简易单通道无源双基地雷系统iq数据处理方法，包括以下步骤：

24、一、单通道脉冲压缩

25、脉冲压缩模块对混有直达波和目标回波的单通道iq数据进行同时脉冲压缩处理，输出混有直达波和目标回波的压缩窄脉冲；

26、二、直达波提取分离

27、当完成第一步后，根据时域特性，当目标离收发天线较远或者脉冲信号的脉宽较窄时，直达波与目标回波信号在时间上是可以分离的，因而采用时间窗技术将两者分离；

28、三、时间同步处理

29、利用第二步提取分离出的直达波信号，从中提取时间同步信息，包括到达时间和脉冲重复间隔信息，时间同步处理后输出和直达波同步的脉冲重复间隔触发脉冲；

30、四、方位同步处理

31、利用第二步提取分离出的直达波信号中提取天线方位同步信息，当雷达天线扫过接收机时，会形成脉冲峰值，利用最大峰值完成方位同步，进行数据显示；

32、五、mti和mtd动目标处理

33、采用三脉冲对消mti滤波器进行处理，在进行mti处理之前需要对回波脉冲多普勒频率进行补偿；

34、mtd是通过对具有多个相邻脉冲重复周期的脉冲进行fft处理来实现的，这相当于回波脉冲串的相参积累；

35、运动目标显示（mti）技术的主要目的是提高雷达运动目标检测能力，过滤掉静止目标和杂波，显示运动目标；

36、运动目标处理（mtd）技术的主要目的是获得运动目标的距离多普勒图（r-d图），进行数据显示；

37、六、视频积累

38、视频积累为6~12个相同距离单位的回波信号包络幅度进行累加；

39、七、恒虚警检测

40、采用单元平均最大选择恒虚警检测（go-cfar）检测器进行目标恒虚警检测降低虚警率、误检率以及cfar检测门限形成过程中面临背景功率水平估计难的问题，进行数据显示。

41、优选的，所述单通道脉冲压缩包括以下两种方法：

42、一是、根据已知的先验参数或估计出的参数重构直达波参考信号，该信号与回波信号完成脉冲压缩；

43、二是、直接截取iq数据中一段完整的直达波样本信号，与回波信号完成脉冲压缩，相当于样本信号与回波信号的互相关。

44、优选的，所述直达波提取分离采用的是：通过直达波的频率、脉冲宽度、幅度、脉冲重复间隔（pri）和相位差等条件约束，从混有直达波和目标回波的单通道iq数据中将直达波提取分离出来。

45、优选的，所述时间同步处理的方法为：在脉冲压缩和到达时间训练产生之后，通过对接收信号的阈值处理来估计每个接收脉冲的到达时间；脉冲重复间隔使用相邻到达时间之间的时间差。

46、优选的，所述方位同步处理的方法为：

47、对于发射站天线匀速圆周转动的情况：在天线扫描的最初几周，将发射波束直达脉冲串送至方位同步器，测出天线扫描时间的平均值作为下一次天线扫描周期的预测值，具体包括以下步骤：1）在扫频模式下，对直达波通道接收到的信号进行pdw参数测量，经过脉冲分选后得到被测信号的频率、幅度等参数；从这些参数中找出截获次数最多的那个信号，继续进行天线扫描周期测量；如果分选出多个信号，目前设定就分析截获次数最多的信号；

48、2）对于辐射源天线作匀速圆周扫描的情景，以信号幅度为基础，测量得到辐射源的天线扫描周期，采用自相关方法，；

49、3）得到天线扫描周期后，每当直达波通道测到一个pdw，就对比当前脉冲是不是已经锁定的辐射源，主要对比载频、带宽、脉宽这3个参数；如果属于锁定的辐射源，然后判断此时信号幅度是否接近前期测量过程中的最大值，以幅度值接近历史幅度最大值为准则；

50、4）若能够测量到机械扫描雷达的pdw及扫描周期，且功率谱显示锁定的信号正确，则产生一个采样使能信号，该使能信号的周期是辐射源的天线扫描周期，高电平的时间应为被测信号pri的整数倍，确保在辐射源天线正对接收机时启动采样，天线扫描为慢时间，此采样延时为预估的最大值扫描过接收机后，指向目标监视区域所需时间。

51、本发明的简易单通道无源双基地雷达系统，将直达波通道和目标通道合成一个通道，并经过单通道脉冲压缩、直达波提取分离、同步处理、mti、mtd、cfar等处理，完成对目标的检测，将双通道减少成单通道，设备简易、接收机成本降低一半、处理方法简单、重量轻体积小，便于外场携带。