[發(fā)明專利]以GPS導(dǎo)航衛(wèi)星為外輻射源的無源雷達微弱目標(biāo)檢測方法

有效

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• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102033227A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐定杰;呂東澤;沈鋒;蓋猛;劉丹;吳述敏;單志明;黨超;賀瑞;周宇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S7/36
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種無源雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用GPS導(dǎo)航衛(wèi)星作為外輻射源的無源雷達領(lǐng)域內(nèi)的微弱目標(biāo)檢測方法。

背景技術(shù)

無源雷達是指雷達本身不發(fā)射電磁波信號而只用目標(biāo)輻射電磁波信號(外輻射源)進行目標(biāo)探測和跟蹤的雷達，它具有良好的“四抗性能”并具有造價低、隱蔽性強、機動性高等優(yōu)點。目標(biāo)輻射的電磁信號可能是目標(biāo)自身發(fā)射的信號，或者是第三方電磁波信號經(jīng)目標(biāo)反射后的電磁信號。因此，根據(jù)目標(biāo)輻射信號源的類型，無源雷達可分為兩類：一是利用目標(biāo)自身輻射源的無源雷達，包括待觀測的目標(biāo)自身攜帶的輻射源，如雷達、通信、應(yīng)答機、有源干擾和導(dǎo)航等電子設(shè)備；二是利用第三方發(fā)射信號經(jīng)目標(biāo)反射的信號的無源雷達，這類發(fā)射源包括地面廣播電臺、電視臺、通信臺站、直播電視衛(wèi)星和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)等。從雷達體制上講，它的接收機和發(fā)出外輻射源的發(fā)射機是異地配置，因此它也屬于雙(多)基雷達。

基于GPS信號作為外輻射信號無源雷達具有很多傳統(tǒng)有源雷達沒有的優(yōu)點：(1)無源雷達接收機由于沒有大功率的器件，且不受發(fā)射機功率泄漏的影響，從而具有較高的靈敏度；(2)多個接收機工作，可以對干擾源進行無源定位；(3)由于收、發(fā)分置，接收機是靜默的，也可以機動，所以系統(tǒng)具有抗電子偵查、抗干擾和抗反輻射導(dǎo)彈摧毀的能力；(4)在接收機前置時，可利用空中、空間的照射源，可以探測到發(fā)射機的視線以下和遠區(qū)超低空的目標(biāo)，抗超低空突防能力強；(5)具有反隱身的效果，由于隱身目標(biāo)只在鼻錐o30π范圍內(nèi)有極小的雷達截面積(RCS)，而側(cè)向及頂部散射和繞射并沒有減小，還很強，使得無源雷達對隱身目標(biāo)的探測具有很好的效果；(6)由于自身不發(fā)射電磁波，無源雷達系統(tǒng)具有隱蔽性和突然性，系統(tǒng)生存能力強。

基于GPS信號的無源雷達的核心技術(shù)是無源相干定位技術(shù)，其基本的思想是以外輻射源發(fā)射的直達波信號作為參考，檢測分析目標(biāo)反射輻射源發(fā)射的信號能量，估計出目標(biāo)反射信號的到達方向、到達時間和多普勒頻移等參數(shù)，從而實現(xiàn)對目標(biāo)的定位和跟蹤。由于GPS衛(wèi)星信號屬于全向連續(xù)波輻射，直達波信號很強，存在多徑效應(yīng)使得雜波較強，而且強目標(biāo)的回波也會大大干擾微弱目標(biāo)回波的探測，因此需要對接收到的非合作信號進行雜波抑制和信號處理才能探測到目標(biāo)。

干擾信號抑制是無源雷達系統(tǒng)在信號處理中所面臨的一個關(guān)鍵性技術(shù)問題，目前采取的抑制算法主要有：(a)基于自適應(yīng)波束行成的干擾置零：基本原理是根據(jù)接收準(zhǔn)則自動的調(diào)節(jié)天線陣元加權(quán)系數(shù)的幅度和相位，使代價函數(shù)值最小，使系統(tǒng)達到該準(zhǔn)則下的最優(yōu)接收效果，其中最小均方誤差(MMSE)和線性約束最小方差(LCMV)準(zhǔn)則波束形成是自適應(yīng)波束形成的兩種最優(yōu)波束形成器；(b)采用自適應(yīng)濾波算法進行干擾抑制；(c)基于子空間投影的直達波抑制算法：該算法無需傳統(tǒng)自適應(yīng)干擾置零技術(shù)所需的干擾方向信息，也無需旁瓣對消技術(shù)中的參考通道，而是利用接收端等效信號構(gòu)造直達波子空間的正交投影矩陣，對接收信號進行投影，從而抑制直達波干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能有效地抑制直達波干擾、多徑干擾、雜波干擾和強目標(biāo)回波旁瓣遮蔽干擾，從而檢測到微弱目標(biāo)回波的以GPS導(dǎo)航衛(wèi)星為外輻射源的無源雷達微弱目標(biāo)檢測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

在參考通道中采用標(biāo)準(zhǔn)的GPS接收機，接收到的信號作為參考信號，對其進行提純處理；在雷達目標(biāo)回波通道中，接收到的信號包括強、弱目標(biāo)的回波信號、直達波干擾、多徑干擾、雜波干擾和噪聲，首先對其進行放大和濾波，然后下變頻到中頻進行處理，去除GPS信號中攜帶的導(dǎo)航信息，利用LS-CLEAN方法進行直達波和雜波抑制，對抑制后的信號與參考信號進行匹配濾波，在匹配濾波器的輸出端首先進行多普勒補償，再對強目標(biāo)旁瓣對微弱目標(biāo)的遮蔽作用進行抑制，最后進行相干累積、恒虛警處理。

所述的利用LS-CLEAN方法進行直達波和雜波抑制的過程如下：

(1)構(gòu)造參考信號的時延陣S_{ref_d}；

(2)構(gòu)造參考信號的時延-多普勒陣S_{ref_df}；

(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)陣A，將其列向量構(gòu)成干擾子空間；

(4)構(gòu)造投影矩陣P，將目標(biāo)回波通道信號投影到與干擾子空間正交的子空間，達到進行直達波、多徑、雜波干擾抑制的目的；

(5)將此時的矩陣作為初值賦給處理矩陣S，初始化迭代次數(shù)j＝0；

(6)j＝j(luò)+1，更新處理矩陣

(7)檢測到的目標(biāo)為