一種高精度雷達信號檢測和跟蹤系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種高精度雷達信號檢測和跟蹤系統及其方法。該系統包括：預處理模塊，用于對截獲雷達信號進行滑窗自相關預處理，提高雷達信號的信噪比；參數測量模塊，用于對預處理后的雷達信號進行參數測量，獲得脈沖到達時間TOA和脈沖重復間隔PRI；重頻跟蹤模塊，用于結合脈沖到達時間TOA和脈沖重復間隔PRI進行雷達信號重頻跟蹤。本發明在高精度PRI測量基礎上進行雷達信號重頻跟蹤，提高了對雷達信號重頻跟蹤的穩定性和精確性，滿足了對成像雷達精確干擾對重頻跟蹤的精度要求。本發明還公開該系統的高精度雷達信號檢測和跟蹤方法。
【專利說明】一種高精度雷達信號檢測和跟蹤系統及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子對抗領域的雷達信號重頻跟蹤方法，具體涉及一種基于滑窗預處 理的高精度雷達信號檢測和跟蹤系統及其方法。
【背景技術】
[0002] 合成孔徑雷達（SAR)能全天候、全天時、實時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，對資源勘察和軍事偵察有重大意義，已廣泛 應用于民用和軍事領域。隨著SAR系統技術不斷向多波段、多極化、高分辨率方向發展，SAR 系統的功能、性能日益增強，對我國軍事設施的偵察手段日益完善，對我重要戰略目標的位 置、特征、部署狀態、戰場目標態勢等造成很大威脅，給我軍事設施偽裝防御能力帶來了新 的挑戰。因此，發展具備假目標物理模型和假目標電磁回波功能的新一代電子偽裝系統勢 在必行。高精度雷達信號檢測和跟蹤方法是新一代電子偽裝里模擬合成孔徑雷達目標回波 系統的關鍵技術之一，決定了新一代電子偽裝電磁信號在SAR接收機端對齊性和積累成像 逼真性，即電子偽裝效果。
[0003] 目前，雷達信號檢測常用的方法為實時高精度脈沖參數測量方法。該方法的脈沖 到達時間TOA測量誤差方差為：
[0004]
【權利要求】
1. 一種高精度雷達信號檢測和跟蹤系統，其特征在于：其包括： 預處理模塊，其用于對截獲雷達信號進行滑窗自相關預處理，提高雷達信號的信噪 比； 參數測量模塊，其用于對預處理后的雷達信號進行參數測量，獲得脈沖到達時間TOA和脈沖重復間隔PRI; 重頻跟蹤模塊，其用于結合脈沖到達時間TOA和脈沖重復間隔PRI進行雷達信號重頻 跟蹤。
2. 根據權利要求1所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤系統，其特征在于：該預處理模 塊包括： 自相關函數求取模塊，其用于設定滑窗寬度W，求滑窗內的自相關函數Cxx (n); 當前輸出模塊，其用于取自相關結果作為當前輸出Sxx(n) =Cxx(n); 實時流水處理模塊，其用于根據當前輸出將滑窗向后滑動，依次重復啟動自相關函數 求取模塊和當前輸出模塊對截獲雷達信號進行實時流水處理。
3. 根據權利要求1所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤系統，其特征在于：該參數測量 豐吳塊包括： 一階差分處理模塊，其用于對信號進行滑窗N點均值處理，對相鄰滑窗均值處理結果 進行一階差分處理，獲得信號的一階差分輸出，根據一階差分輸出結果判定和存儲脈沖上 升沿點、脈沖下降沿點和脈沖幅值點； 自適應門限處理模塊，其用于同時計算滑窗內的信號方差，取方差的4倍值作為當前 滑窗的自適應門限VT，在判定到脈沖上升沿和下降沿時分別存儲上升沿和下降沿所對應的 自適應門限； 粗測值獲得模塊，其用于分別采用存儲的上升沿自適應門限和下降沿自適應門限作為 上升沿和下降沿檢測門限，結合上升沿信號點集和下降沿信號點集分別獲得TOA粗測值 和TOE粗測值；即在檢測門限相鄰的兩個采樣點取大值作為TOA粗測值和TOE粗測值； 脈沖幅值估計模塊，其用于采用總和法結合幅值信號點集估計脈沖幅值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采樣點，a點值大于檢測門限，b點值小于檢測門限；N為粗測點與b點值相隔的采樣點數；TS為采樣周期； 脈沖重復間隔獲得模塊，其用于根據參測的T0A集獲得PRI值，即PRI(i)= TOA(i+l)-TOA(i) 〇
4. 根據權利要求1所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤系統，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，其用于結合當前最新的TOA和測量結果PRI值，作為下一個脈 沖到達時間的預測值；在預測值處加減△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，結合PRI預置下一個脈沖到達時間窗口；否則記錄失敗，重復啟動脈沖采樣波 門獲得模塊以獲得新的PRI值和新的TOA值； 跟蹤模塊，其用于當成功捕捉脈沖4次時，重頻跟蹤成功，對該雷達信號產生跟蹤波 門；即結合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雷達信號是否消失，如果消失則重新進行雷達 信號檢測和重頻跟蹤，即重復啟動檢測模塊、跟蹤模塊；否則按產生跟蹤波門進行雷達信 號米樣。
5. -種高精度雷達信號檢測和跟蹤方法，其特征在于：其包括以下步驟： 步驟一、對截獲雷達信號進行滑窗自相關預處理，提高雷達信號的信噪比； 步驟二、對預處理后的雷達信號進行參數測量，獲得脈沖到達時間（TOA)和脈沖重復 間隔（PRI); 步驟三、結合TOA和PRI進行雷達信號重頻跟蹤。
6. 根據權利要求5所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟一中對 雷達信號的滑窗自相關預處理的具體方法為： 步驟a、設定滑窗寬度W，求滑窗內的自相關函數Cxx (n); 步驟b、取自相關結果作為當前輸出Sxx(n) =Cxx(n); 步驟c、完成步驟a、步驟b后將滑窗向后滑動，重復步驟a、步驟b對信號進行實時流水 處理。
7. 根據權利要求5所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟二中對 預處理后的雷達信號進行參數測量的具體方法為： 步驟A、對信號進行滑窗N點均值處理，對相鄰滑窗均值處理結果進行一階差分處理， 獲得信號的一階差分輸出，根據一階差分輸出結果判定和存儲脈沖上升沿點、脈沖下降沿 點和脈沖幅值點； 步驟B、同時計算滑窗內的信號方差，取方差的4倍值作為當前滑窗的自適應門限VT， 在判定到脈沖上升沿和下降沿時分別存儲上升沿和下降沿所對應的自適應門限； 步驟C、分別采用存儲的上升沿自適應門限和下降沿自適應門限作為上升沿和下降沿 檢測門限，結合上升沿信號點集和下降沿信號點集分別獲得TOA粗測值和TOE粗測值；即在 檢測門限相鄰的兩個采樣點取大值作為T0A粗測值和TOE粗測值； 步驟D、采用總和法結合幅值信號點集估計脈沖幅值PA。，如下式所示：
其中Sk為輸入脈沖頂部的第k個信號值； 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采樣點，a點值大于檢測門限，b點值小于檢測門限；N為粗測點與b點值相隔的采樣點數；TS為采樣周期； 步驟F、根據參測的T0A集獲得PRI值，即
8.根據權利要求5所述的高精度雷達信號檢測和跟蹤方法，其特征在于：步驟三中對 預處理后的信號進行重頻跟蹤的具體方法為： 步驟（1)、結合當前最新的T0A和測量結果PRI值，作為下一個脈沖到達時間的預測值； 在預測值處加減△作為下一脈沖采樣波門； 步驟（2)、在采樣波門內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，結合PRI預置下一個脈沖到達時間窗口；否則記錄失敗，重復步驟二獲得新的PRI值和 新的T0A值，并重復步驟三進行重頻跟蹤； 步驟（3)、當成功捕捉脈沖4次時，重頻跟蹤成功，對該雷達信號產生跟蹤波門；即結合TOA、n*PRI和PW±A作為后面n各脈沖的采樣波門； 步驟（4)、判定跟蹤波門內雷達信號是否消失，如果消失則重新進行雷達信號檢測和重 頻跟蹤，即重復步驟二、步驟三；否則按產生跟蹤波門進行雷達信號采樣。
【文檔編號】G01S13/90GK104483668SQ201410840637
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】張敏, 胡元奎, 惲建波, 吳建飛, 余海龍, 王明 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所