電子對抗原理8外輻射源雷達(dá)信號處理

外輻射源雷達(dá)信號處置外輻射源雷達(dá)配置表示圖一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)二、基于模擬電視信號外輻射源雷達(dá)信號處置三、基于數(shù)字電視信號外輻射源雷達(dá)信號處置外輻射源雷達(dá)構(gòu)造及信號處置一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)〔一〕相關(guān)根本概念〔二〕關(guān)鍵技術(shù)1、視距內(nèi)配置和超視距配置RTRRL電視發(fā)射塔目的回波接納天線直達(dá)波接納天線思索繞射后直視間隔：〔一〕相關(guān)根本概念一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)2、直達(dá)波和目的回波信號模型直達(dá)波接納通道信號：輻射源直接照射到接納站信號，可作為參考信號，能夠有多徑成分目的回波接納通道信號：包含直達(dá)波干擾和目的反射的信號〔一〕相關(guān)根本概念一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)電視臺或調(diào)頻廣播臺在方位上普通是360o均勻照射，接納波束可以采用單波束或同時多波束與發(fā)射波束配合。1、“三大同步〞〔1〕空間同步保證收、發(fā)波束同時指向同一區(qū)域?！捕酬P(guān)鍵技術(shù)一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)〔2〕時間同步對直達(dá)波和回波進(jìn)展相關(guān)處置，分析目的回波與直達(dá)波的到達(dá)時延。采用高穩(wěn)本振，剩余的頻率差經(jīng)過相關(guān)處置去掉，不影響目的多普勒頻率的丈量〔3〕頻率同步一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)1、“三大同步〞〔二〕關(guān)鍵技術(shù)2、直達(dá)波抑制與獲取空域濾波、通道平衡等〔2〕參考信號提取〔1〕直達(dá)波抑制從接納站配置、空域濾波、射頻對消、視頻對消等方面采取措施。〔二〕關(guān)鍵技術(shù)一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)3、微弱目的回波檢測〔2〕長時間相參積累〔CAF〕提高信噪比。〔1〕大動態(tài)范圍接納機(jī)，關(guān)鍵是AD信噪比要高?！捕酬P(guān)鍵技術(shù)一、外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)二、基于模擬電視信號的處置實例〔一〕模擬電視信號特點〔二〕信號處置流程〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討〔四〕實時處置效果1、電視伴音信號帶寬窄〔有效帶寬小于100kHz〕，分辨率差，測距無模糊；2、電視圖像信號帶寬寬，但存在64微秒行周期引起的間隔模糊。二、基于模擬電視信號的處置實例〔一〕模擬電視信號特點電視圖像及伴音信號中頻信號1、電視伴音信號二、基于模擬電視信號的處置實例〔一〕模擬電視信號特點帶寬窄，帶寬時變，不存在測距模糊二、基于模擬電視信號的處置實例1、電視伴音信號〔一〕模擬電視信號特點自相關(guān)函數(shù)存在周期性峰值，峰間距64微秒，峰值間高度相差不多，且基底電平很高。2、電視圖像信號二、基于模擬電視信號的處置實例〔一〕模擬電視信號特點二、基于模擬電視信號的處置實例〔二〕信號處置流程1、直達(dá)波抑制2、互模糊函數(shù)〔CAF〕二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1.1空域濾波自順應(yīng)波束置零，如SMI算法先DOA估計，然后波束置零1.2時域?qū)ο鸏MS、NLMS算法維納算法二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1、直達(dá)波抑制矩陣求逆〔SMI〕算法式中，為無干擾時導(dǎo)向矢量，為天線陣列相關(guān)矩陣陣列天線各單元加權(quán)矢量為〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1、直達(dá)波抑制1.1空域濾波二、基于模擬電視信號的處置實例矩陣求逆〔SMI〕算法

構(gòu)成寬零陷〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1、直達(dá)波抑制1.1空域濾波未運用SMI算法運用SMI算法，可空域濾波二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討直達(dá)波通道、目的接納通道接納信號表示如下：對消輸出信號用矢量表示如下：1、直達(dá)波抑制1.2自順應(yīng)對消二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討二、基于模擬電視信號的處置實例〔1〕NLMS式中，是一個很小的正數(shù)，主要是為了防止輸入信號能量過小時除法運算溢出，而特別引入的；為步長因子?！踩酬P(guān)鍵技術(shù)研討1.2自順應(yīng)對消1、直達(dá)波抑制對消輸出：權(quán)值迭代：二、基于模擬電視信號的處置實例RLMS對消收斂過程〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1、直達(dá)波抑制1.2自順應(yīng)對消二、基于模擬電視信號的處置實例〔2〕維納算法直達(dá)波信號的自相關(guān)矩陣為，該矩陣有噪聲的影響：〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討1、直達(dá)波抑制直達(dá)波信號與目的接納通道信號的相互關(guān)向量為：那么對消系數(shù)為：維納解1.2自順應(yīng)對消二、基于模擬電視信號的處置實例電視信號模糊函數(shù)〔AF〕電視信號互模糊函數(shù)〔CAF〕2、互模糊函數(shù)〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討時延頻移二、基于模擬電視信號的處置實例電視伴音信號模糊函數(shù)電視伴音信號的模糊函數(shù)比較理想，比較適宜作為雷達(dá)輻射源電視伴音信號互模糊函數(shù)〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討2、互模糊函數(shù)二、基于模擬電視信號的處置實例CAF三維顯示圖CAF投影圖〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討2、互模糊函數(shù)二、基于模擬電視信號的處置實例1、信號處置流程2、對消處置結(jié)果3、互模糊函數(shù)4、恒虛警檢測〔四〕實時處置效果信息上報二、基于模擬電視信號的處置實例對消后FFT對消前FFT〔四〕實時處置效果2、對消處置結(jié)果二、基于模擬電視信號的處置實例對消前后二維相關(guān)圖〔相關(guān)處置時間1.6s〕3、互模糊函數(shù)〔四〕實時處置效果二、基于模擬電視信號的處置實例〔四〕實時處置效果二、基于模擬電視信號的處置實例CFAR結(jié)果凝聚后的點跡4、恒虛警檢測二、基于模擬電視信號的處置實例〔四〕實時處置效果2007年在遼陽實驗，雷達(dá)P型顯示器顯示北京航線飛機(jī)點跡。2架飛機(jī)二、基于模擬電視信號的處置實例〔四〕實時處置效果〔一〕數(shù)字電視信號特點〔二〕信號處置流程〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討〔四〕硬件支持平臺〔五〕實時處置效果〔六〕低慢小探測三、基于數(shù)字電視信號的處置實例全向輻射；延續(xù)波；數(shù)字電視信號帶寬寬：比調(diào)頻廣播高2個數(shù)量級，自順應(yīng)對消濾波器階數(shù)高約1個數(shù)量級，運算量添加400～500倍。數(shù)字電視/調(diào)頻廣播頻譜圖程度方向信號輻射圖〔一〕數(shù)字電視信號特點三、基于數(shù)字電視信號的處置實例信號處置流程表示圖〔二〕信號處置流程三、基于數(shù)字電視信號的處置實例1、天線陣2、DBF3、寬帶信號自順應(yīng)對消4、寬帶信號CAF〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討三、基于數(shù)字電視信號的處置實例研制了DBF天線陣、多通道接納機(jī)和信號處置機(jī)等設(shè)備。16單元天線陣24通道接納機(jī)1、天線陣〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討8單元天線陣三、基于數(shù)字電視信號的處置實例16單元天線陣3個波束的方向圖2、DBF〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討三、基于數(shù)字電視信號的處置實例難點：運算量宏大數(shù)字電視信號帶寬比調(diào)頻廣播高2個數(shù)量級，自順應(yīng)對消濾波器階數(shù)高約1個數(shù)量級，運算量添加400～500倍。處理方法采用快速對消算法，當(dāng)對消階數(shù)為2000左右時，運算量比傳統(tǒng)算法減小60倍以上!效果傳統(tǒng)算法運用DSP需求幾百片，采用快速對消算法運用一片F(xiàn)PGA就能實現(xiàn)多個波束的對消。3、寬帶信號自順應(yīng)對消〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討三、基于數(shù)字電視信號的處置實例信號處置面臨的困難處理措施干擾強(qiáng)、雜波長、運算量大分?jǐn)?shù)延時影響嚴(yán)重分?jǐn)?shù)延時表示圖長雜波表示圖分布式對消構(gòu)造多階內(nèi)插法〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討寬帶強(qiáng)直達(dá)波干擾抑制3、寬帶信號自順應(yīng)對消三、基于數(shù)字電視信號的處置實例采用快速快速對消算法，當(dāng)對消階數(shù)為2000左右時，運算量比NLMS算法減小40倍以上；傳統(tǒng)算法運用DSP需求幾百片，采用快速對消算法運用一片F(xiàn)PGA就能實現(xiàn)多個波束的對消。運算量對比〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討寬帶強(qiáng)直達(dá)波干擾抑制3、寬帶信號自順應(yīng)對消三、基于數(shù)字電視信號的處置實例對消前對消后數(shù)字電視外輻射源雷達(dá)直達(dá)波干擾抑制效果〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討3、寬帶信號自順應(yīng)對消寬帶強(qiáng)直達(dá)波干擾抑制三、基于數(shù)字電視信號的處置實例微弱目的回波檢測難點〔1〕運算量宏大〔2〕副峰干擾嚴(yán)重〔3〕間隔和多普勒徙動明顯處理措施〔1〕CAF快速算法，并用大規(guī)模FPGA實現(xiàn)〔2〕副峰抑制方法〔3〕徙動補(bǔ)償算法〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討4、寬帶信號CAF？三、基于數(shù)字電視信號的處置實例CAF快速算法FPGA實現(xiàn)框圖〔1〕快速算法〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討4、寬帶信號CAF三、基于數(shù)字電視信號的處置實例數(shù)字電視信號特有的信號幀構(gòu)造，當(dāng)作為外輻射源雷達(dá)照射源時，其模糊函數(shù)存在較多副峰，副峰能夠引起虛警，為防止副峰干擾引起的虛警，需求采取有效措施抑制副峰干擾?！?〕副峰抑制〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討4、寬帶信號CAF單載波方式的數(shù)字電視信號幀構(gòu)造三、基于數(shù)字電視信號的處置實例數(shù)字電視信號模糊函數(shù)副峰抑制后數(shù)字電視信號模糊函數(shù)〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討寬帶信號CAF：副峰抑制三、基于數(shù)字電視信號的處置實例〔3〕徙動補(bǔ)償

〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討基于包絡(luò)插值和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的相參積累算法4、寬帶信號CAF三、基于數(shù)字電視信號的處置實例目的仿真參數(shù)：速度1000m/s；加速度-10m/s2；積累時間0.4s。寬帶信號CAF：徙動補(bǔ)償〔三〕關(guān)鍵技術(shù)研討目的三、基于數(shù)字電視信號的處置實例系統(tǒng)構(gòu)造表示圖〔四〕硬件支持平臺三、基于數(shù)字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數(shù)字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數(shù)字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數(shù)字電視信號的處置實例輻射源：中央電視塔，33頻道，3kW；實驗場地：北京理工大學(xué)良鄉(xiāng)校區(qū)圖書館樓頂；基線間隔：24km；數(shù)字電視信號基帶帶寬：7.56MHz；回波接納天線增益：約20dB；實時實現(xiàn)：自順應(yīng)對消、CAF、CFAR和目的凝聚處置；〔五〕實時處置情況國內(nèi)首先實現(xiàn)了基于數(shù)字電視輻射源的實時處置于2021年1月23日實時探測到約85Km處民航機(jī)；目前探測間隔超越200km三、基于數(shù)字電視信號的處置實例北京地域數(shù)字電視發(fā)射塔位置分布圖〔五〕實時處置情況理工大學(xué)良鄉(xiāng)校區(qū)圖書館樓頂三、基于數(shù)字電視信號的處置實例回波信號對消后回波信號〔對消增益32dB〕實時處置B顯截圖CAF〔五〕實時處置情況三、基于數(shù)字電視信號的處置實例實時處置B顯圖2，目的飛遠(yuǎn)，間隔約100km橫軸為時延單元數(shù)，縱軸為多普勒單元