一種高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)包括：預(yù)處理模塊，用于對(duì)截獲雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行滑窗自相關(guān)預(yù)處理，提高雷達(dá)信號(hào)的信噪比；參數(shù)測量模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測量，獲得脈沖到達(dá)時(shí)間TOA和脈沖重復(fù)間隔PRI；重頻跟蹤模塊，用于結(jié)合脈沖到達(dá)時(shí)間TOA和脈沖重復(fù)間隔PRI進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)重頻跟蹤。本發(fā)明在高精度PRI測量基礎(chǔ)上進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)重頻跟蹤，提高了對(duì)雷達(dá)信號(hào)重頻跟蹤的穩(wěn)定性和精確性，滿足了對(duì)成像雷達(dá)精確干擾對(duì)重頻跟蹤的精度要求。本發(fā)明還公開該系統(tǒng)的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法。
【專利說明】一種高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子對(duì)抗領(lǐng)域的雷達(dá)信號(hào)重頻跟蹤方法，具體涉及一種基于滑窗預(yù)處 理的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)（SAR)能全天候、全天時(shí)、實(shí)時(shí)獲取大地域的高分辨率地面圖像，低 波段SAR還具有一定的植被和地面穿透能力，對(duì)資源勘察和軍事偵察有重大意義，已廣泛 應(yīng)用于民用和軍事領(lǐng)域。隨著SAR系統(tǒng)技術(shù)不斷向多波段、多極化、高分辨率方向發(fā)展，SAR 系統(tǒng)的功能、性能日益增強(qiáng)，對(duì)我國軍事設(shè)施的偵察手段日益完善，對(duì)我重要戰(zhàn)略目標(biāo)的位 置、特征、部署狀態(tài)、戰(zhàn)場目標(biāo)態(tài)勢等造成很大威脅，給我軍事設(shè)施偽裝防御能力帶來了新 的挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展具備假目標(biāo)物理模型和假目標(biāo)電磁回波功能的新一代電子偽裝系統(tǒng)勢 在必行。高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法是新一代電子偽裝里模擬合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)回波 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，決定了新一代電子偽裝電磁信號(hào)在SAR接收機(jī)端對(duì)齊性和積累成像 逼真性，即電子偽裝效果。
[0003] 目前，雷達(dá)信號(hào)檢測常用的方法為實(shí)時(shí)高精度脈沖參數(shù)測量方法。該方法的脈沖 到達(dá)時(shí)間TOA測量誤差方差為：
[0004]

【權(quán)利要求】
1. 一種高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：其包括： 預(yù)處理模塊，其用于對(duì)截獲雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行滑窗自相關(guān)預(yù)處理，提高雷達(dá)信號(hào)的信噪 比； 參數(shù)測量模塊，其用于對(duì)預(yù)處理后的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測量，獲得脈沖到達(dá)時(shí)間TOA和脈沖重復(fù)間隔PRI; 重頻跟蹤模塊，其用于結(jié)合脈沖到達(dá)時(shí)間TOA和脈沖重復(fù)間隔PRI進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)重頻 跟蹤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：該預(yù)處理模 塊包括： 自相關(guān)函數(shù)求取模塊，其用于設(shè)定滑窗寬度W，求滑窗內(nèi)的自相關(guān)函數(shù)Cxx (n); 當(dāng)前輸出模塊，其用于取自相關(guān)結(jié)果作為當(dāng)前輸出Sxx(n) =Cxx(n); 實(shí)時(shí)流水處理模塊，其用于根據(jù)當(dāng)前輸出將滑窗向后滑動(dòng)，依次重復(fù)啟動(dòng)自相關(guān)函數(shù) 求取模塊和當(dāng)前輸出模塊對(duì)截獲雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)流水處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：該參數(shù)測量 豐吳塊包括： 一階差分處理模塊，其用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行滑窗N點(diǎn)均值處理，對(duì)相鄰滑窗均值處理結(jié)果 進(jìn)行一階差分處理，獲得信號(hào)的一階差分輸出，根據(jù)一階差分輸出結(jié)果判定和存儲(chǔ)脈沖上 升沿點(diǎn)、脈沖下降沿點(diǎn)和脈沖幅值點(diǎn)； 自適應(yīng)門限處理模塊，其用于同時(shí)計(jì)算滑窗內(nèi)的信號(hào)方差，取方差的4倍值作為當(dāng)前 滑窗的自適應(yīng)門限VT，在判定到脈沖上升沿和下降沿時(shí)分別存儲(chǔ)上升沿和下降沿所對(duì)應(yīng)的 自適應(yīng)門限； 粗測值獲得模塊，其用于分別采用存儲(chǔ)的上升沿自適應(yīng)門限和下降沿自適應(yīng)門限作為 上升沿和下降沿檢測門限，結(jié)合上升沿信號(hào)點(diǎn)集和下降沿信號(hào)點(diǎn)集分別獲得TOA粗測值 和TOE粗測值；即在檢測門限相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn)取大值作為TOA粗測值和TOE粗測值； 脈沖幅值估計(jì)模塊，其用于采用總和法結(jié)合幅值信號(hào)點(diǎn)集估計(jì)脈沖幅值PA。，如下式所
參測值獲得模塊，其用于采用PAe/2作為測量門限V_6dB，獲得最終T0A和T0E，如公式所 示：
其中a、b為檢測門限相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn)，a點(diǎn)值大于檢測門限，b點(diǎn)值小于檢測門限；N為粗測點(diǎn)與b點(diǎn)值相隔的采樣點(diǎn)數(shù)；TS為采樣周期； 脈沖重復(fù)間隔獲得模塊，其用于根據(jù)參測的T0A集獲得PRI值，即PRI(i)= TOA(i+l)-TOA(i) 〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：該重頻跟蹤 豐吳塊包括： 脈沖采樣波門獲得模塊，其用于結(jié)合當(dāng)前最新的TOA和測量結(jié)果PRI值，作為下一個(gè)脈 沖到達(dá)時(shí)間的預(yù)測值；在預(yù)測值處加減△作為下一脈沖采樣波門； 檢測模塊，其用于在采樣波門內(nèi)檢測到脈沖上升沿則記錄一次成功，并以新的TOA作 為脈沖基準(zhǔn)，結(jié)合PRI預(yù)置下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)間窗口；否則記錄失敗，重復(fù)啟動(dòng)脈沖采樣波 門獲得模塊以獲得新的PRI值和新的TOA值； 跟蹤模塊，其用于當(dāng)成功捕捉脈沖4次時(shí)，重頻跟蹤成功，對(duì)該雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生跟蹤波 門；即結(jié)合TOA、n*PRI和PW±A作為后面n各脈沖的采樣波門； 消失判定模塊，其用于判定跟蹤波門內(nèi)雷達(dá)信號(hào)是否消失，如果消失則重新進(jìn)行雷達(dá) 信號(hào)檢測和重頻跟蹤，即重復(fù)啟動(dòng)檢測模塊、跟蹤模塊；否則按產(chǎn)生跟蹤波門進(jìn)行雷達(dá)信 號(hào)米樣。
5. -種高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法，其特征在于：其包括以下步驟： 步驟一、對(duì)截獲雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行滑窗自相關(guān)預(yù)處理，提高雷達(dá)信號(hào)的信噪比； 步驟二、對(duì)預(yù)處理后的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測量，獲得脈沖到達(dá)時(shí)間（TOA)和脈沖重復(fù) 間隔（PRI); 步驟三、結(jié)合TOA和PRI進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)重頻跟蹤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟一中對(duì) 雷達(dá)信號(hào)的滑窗自相關(guān)預(yù)處理的具體方法為： 步驟a、設(shè)定滑窗寬度W，求滑窗內(nèi)的自相關(guān)函數(shù)Cxx (n); 步驟b、取自相關(guān)結(jié)果作為當(dāng)前輸出Sxx(n) =Cxx(n); 步驟c、完成步驟a、步驟b后將滑窗向后滑動(dòng)，重復(fù)步驟a、步驟b對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)流水 處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟二中對(duì) 預(yù)處理后的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測量的具體方法為： 步驟A、對(duì)信號(hào)進(jìn)行滑窗N點(diǎn)均值處理，對(duì)相鄰滑窗均值處理結(jié)果進(jìn)行一階差分處理， 獲得信號(hào)的一階差分輸出，根據(jù)一階差分輸出結(jié)果判定和存儲(chǔ)脈沖上升沿點(diǎn)、脈沖下降沿 點(diǎn)和脈沖幅值點(diǎn)； 步驟B、同時(shí)計(jì)算滑窗內(nèi)的信號(hào)方差，取方差的4倍值作為當(dāng)前滑窗的自適應(yīng)門限VT， 在判定到脈沖上升沿和下降沿時(shí)分別存儲(chǔ)上升沿和下降沿所對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)門限； 步驟C、分別采用存儲(chǔ)的上升沿自適應(yīng)門限和下降沿自適應(yīng)門限作為上升沿和下降沿 檢測門限，結(jié)合上升沿信號(hào)點(diǎn)集和下降沿信號(hào)點(diǎn)集分別獲得TOA粗測值和TOE粗測值；即在 檢測門限相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn)取大值作為T0A粗測值和TOE粗測值； 步驟D、采用總和法結(jié)合幅值信號(hào)點(diǎn)集估計(jì)脈沖幅值PA。，如下式所示：
其中Sk為輸入脈沖頂部的第k個(gè)信號(hào)值； 步驟E、采用PAe/2作為測量門限V_6dB，獲得最終TOA和TOE，如公式所示：
其中a、b為檢測門限相鄰的兩個(gè)采樣點(diǎn)，a點(diǎn)值大于檢測門限，b點(diǎn)值小于檢測門限；N為粗測點(diǎn)與b點(diǎn)值相隔的采樣點(diǎn)數(shù)；TS為采樣周期； 步驟F、根據(jù)參測的T0A集獲得PRI值，即
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度雷達(dá)信號(hào)檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟三中對(duì) 預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行重頻跟蹤的具體方法為： 步驟（1)、結(jié)合當(dāng)前最新的T0A和測量結(jié)果PRI值，作為下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)間的預(yù)測值； 在預(yù)測值處加減△作為下一脈沖采樣波門； 步驟（2)、在采樣波門內(nèi)檢測到脈沖上升沿則記錄一次成功，并以新的T0A作為脈沖基 準(zhǔn)，結(jié)合PRI預(yù)置下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)間窗口；否則記錄失敗，重復(fù)步驟二獲得新的PRI值和 新的T0A值，并重復(fù)步驟三進(jìn)行重頻跟蹤； 步驟（3)、當(dāng)成功捕捉脈沖4次時(shí)，重頻跟蹤成功，對(duì)該雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生跟蹤波門；即結(jié)合TOA、n*PRI和PW±A作為后面n各脈沖的采樣波門； 步驟（4)、判定跟蹤波門內(nèi)雷達(dá)信號(hào)是否消失，如果消失則重新進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)檢測和重 頻跟蹤，即重復(fù)步驟二、步驟三；否則按產(chǎn)生跟蹤波門進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)采樣。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK104483668SQ201410840637
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】張敏, 胡元奎, 惲建波, 吳建飛, 余海龍, 王明 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所