電子對抗原理8外輻射源雷達信號處理

外輻射源雷達信號處置外輻射源雷達配置表示圖一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術二、基于模擬電視信號外輻射源雷達信號處置三、基于數字電視信號外輻射源雷達信號處置外輻射源雷達構造及信號處置一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術〔一〕相關根本概念〔二〕關鍵技術1、視距內配置和超視距配置RTRRL電視發(fā)射塔目的回波接納天線直達波接納天線思索繞射后直視間隔：〔一〕相關根本概念一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術2、直達波和目的回波信號模型直達波接納通道信號：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：包含直達波干擾和目的反射的信號〔一〕相關根本概念一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術電視臺或調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。〔二〕關鍵技術一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術〔2〕時間同步對直達波和回波進展相關處置，分析目的回波與直達波的到達時延。采用高穩(wěn)本振，剩余的頻率差經過相關處置去掉，不影響目的多普勒頻率的丈量〔3〕頻率同步一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術1、“三大同步〞〔二〕關鍵技術2、直達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?！捕酬P鍵技術一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術3、微弱目的回波檢測〔2〕長時間相參積累〔CAF〕提高信噪比?！?〕大動態(tài)范圍接納機，關鍵是AD信噪比要高?！捕酬P鍵技術一、外輻射源雷達系統構造及關鍵技術二、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〕關鍵技術研討〔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函數存在周期性峰值，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、直達波抑制2、互模糊函數〔CAF〕二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關鍵技術研討1.1空域濾波自順應波束置零，如SMI算法先DOA估計，然后波束置零1.2時域對消LMS、NLMS算法維納算法二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關鍵技術研討1、直達波抑制矩陣求逆〔SMI〕算法式中，為無干擾時導向矢量，為天線陣列相關矩陣陣列天線各單元加權矢量為〔三〕關鍵技術研討1、直達波抑制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

構成寬零陷〔三〕關鍵技術研討1、直達波抑制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〕關鍵技術研討直達波通道、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、直達波抑制1.2自順應對消二、基于模擬電視信號的處置實例〔三〕關鍵技術研討二、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，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鍵技術研討1.2自順應對消1、直達波抑制對消輸出：權值迭代：二、基于模擬電視信號的處置實例RLMS對消收斂過程〔三〕關鍵技術研討1、直達波抑制1.2自順應對消二、基于模擬電視信號的處置實例〔2〕維納算法直達波信號的自相關矩陣為，該矩陣有噪聲的影響：〔三〕關鍵技術研討1、直達波抑制直達波信號與目的接納通道信號的相互關向量為：那么對消系數為：維納解1.2自順應對消二、基于模擬電視信號的處置實例電視信號模糊函數〔AF〕電視信號互模糊函數〔CAF〕2、互模糊函數〔三〕關鍵技術研討時延頻移二、基于模擬電視信號的處置實例電視伴音信號模糊函數電視伴音信號的模糊函數比較理想，比較適宜作為雷達輻射源電視伴音信號互模糊函數〔三〕關鍵技術研討2、互模糊函數二、基于模擬電視信號的處置實例CAF三維顯示圖CAF投影圖〔三〕關鍵技術研討2、互模糊函數二、基于模擬電視信號的處置實例1、信號處置流程2、對消處置結果3、互模糊函數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、對消處置結果二、基于模擬電視信號的處置實例對消前后二維相關圖〔相關處置時間1.6s〕3、互模糊函數〔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P型顯示器顯示北京航線飛機點跡。2架飛機二、基于模擬電視信號的處置實例〔四〕實時處置效果〔一〕數字電視信號特點〔二〕信號處置流程〔三〕關鍵技術研討〔四〕硬件支持平臺〔五〕實時處置效果〔六〕低慢小探測三、基于數字電視信號的處置實例全向輻射；延續(xù)波；數字電視信號帶寬寬：比調頻廣播高2個數量級，自順應對消濾波器階數高約1個數量級，運算量添加400～500倍。數字電視/調頻廣播頻譜圖程度方向信號輻射圖〔一〕數字電視信號特點三、基于數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、基于數字電視信號的處置實例1、天線陣2、DBF3、寬帶信號自順應對消4、寬帶信號CAF〔三〕關鍵技術研討三、基于數字電視信號的處置實例研制了DBF天線陣、多通道接納機和信號處置機等設備。16單元天線陣24通道接納機1、天線陣〔三〕關鍵技術研討8單元天線陣三、基于數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〕關鍵技術研討三、基于數字電視信號的處置實例難點：運算量宏大數字電視信號帶寬比調頻廣播高2個數量級，自順應對消濾波器階數高約1個數量級，運算量添加400～500倍。處理方法采用快速對消算法，當對消階數為2000左右時，運算量比傳統算法減小60倍以上!效果傳統算法運用DSP需求幾百片，采用快速對消算法運用一片FPGA就能實現多個波束的對消。3、寬帶信號自順應對消〔三〕關鍵技術研討三、基于數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、雜波長、運算量大分數延時影響嚴重分數延時表示圖長雜波表示圖分布式對消構造多階內插法〔三〕關鍵技術研討寬帶強直達波干擾抑制3、寬帶信號自順應對消三、基于數字電視信號的處置實例采用快速快速對消算法，當對消階數為2000左右時，運算量比NLMS算法減小40倍以上；傳統算法運用DSP需求幾百片，采用快速對消算法運用一片FPGA就能實現多個波束的對消。運算量對比〔三〕關鍵技術研討寬帶強直達波干擾抑制3、寬帶信號自順應對消三、基于數字電視信號的處置實例對消前對消后數字電視外輻射源雷達直達波干擾抑制效果〔三〕關鍵技術研討3、寬帶信號自順應對消寬帶強直達波干擾抑制三、基于數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〔2〕副峰抑制方法〔3〕徙動補償算法〔三〕關鍵技術研討4、寬帶信號CAF？三、基于數字電視信號的處置實例CAF快速算法FPGA實現框圖〔1〕快速算法〔三〕關鍵技術研討4、寬帶信號CAF三、基于數字電視信號的處置實例數字電視信號特有的信號幀構造，當作為外輻射源雷達照射源時，其模糊函數存在較多副峰，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〕關鍵技術研討4、寬帶信號CAF單載波方式的數字電視信號幀構造三、基于數字電視信號的處置實例數字電視信號模糊函數副峰抑制后數字電視信號模糊函數〔三〕關鍵技術研討寬帶信號CAF：副峰抑制三、基于數字電視信號的處置實例〔3〕徙動補償

〔三〕關鍵技術研討基于包絡插值和分數階傅里葉變換的相參積累算法4、寬帶信號CAF三、基于數字電視信號的處置實例目的仿真參數：速度1000m/s；加速度-10m/s2；積累時間0.4s。寬帶信號CAF：徙動補償〔三〕關鍵技術研討目的三、基于數字電視信號的處置實例系統構造表示圖〔四〕硬件支持平臺三、基于數字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數字電視信號的處置實例〔四〕硬件支持平臺三、基于數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：北京理工大學良鄉(xiāng)校區(qū)圖書館樓頂；基線間隔：24km；數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：自順應對消、CAF、CFAR和目的凝聚處置；〔五〕實時處置情況國內首先實現了基于數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；目前探測間隔超越200km三、基于數字電視信號的處置實例北京地域數字電視發(fā)射塔位置分布圖〔五〕實時處置情況理工大學良鄉(xiāng)校區(qū)圖書館樓頂三、基于數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、基于數字電視信號的處置實例實時處置B顯圖2，目的飛遠，間隔約100km橫軸為時延單元數，縱軸為多普勒單元