CN103308890A - 一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法，该方法属于脉冲制非合作双基地雷达系统相位同步技术领域。由于现有的基于广播电视信号的非合作双基地探测系统的相位同步技术需要开展全程相位补偿，计算量大，为此，本发明采用一种能够实现随机初相脉冲串相位同步的方法，可以只针对感兴趣的若干距离单元开展相位同步处理，进行相位补偿和相参积累，避免了计算量超大的问题。不仅能够消除脉间随机初相导致的误差，还能补偿脉间和脉内频率抖动引入的相位误差，且本方法易于实现，能够同时完成多个随机初相脉冲信号的相参化处理。

Description

一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法
一、技术领域
本发明属于脉冲制非合作双基地雷达系统相位同步技术领域，特别涉及一种实现随机初相脉冲串的相位同步技术。
二、背景技术
由于国外雷达及各种武器装备的快速发展，海上电磁环境变得日益复杂，对海警戒探测的压力越来越重。为增强对战情的感知能力，在要求电磁静默时，能够保持对战场环境的侦察监视。移动平台在外海区域受可利用信号的限制，要求外辐射源雷达系统对可选信号具有更多适应性，因此迫切需要探索一种利用非合作或者合作脉冲雷达信号等辐射源信号的无源双基地探测系统。
目前，基于伪随机连续波信号的外辐射源雷达技术已发展成熟，其完成相位同步时要求开展全程相位补偿，而基于非合作脉冲雷达辐射源的非合作双基地探测系统有许多关键技术有待突破，其中相位同步就是迫切需要解决的关键技术之一。相位同步过程就是补偿非合作雷达发射脉冲信号的随机初始相位，保证接收信号之间保持一定的相位关系，仅保留反映目标运动特性的相位信息。而对于非合作双基地接收系统来说，发射脉冲串的随机初相是不可知的，所以必须开展相位补偿以实现针对随机初相脉冲串的相位同步。
三、发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法，其可用于解决脉冲制非合作双基地雷达系统的相位同步问题，其中要解决的技术问题包括：
(1)给出针对随机初相脉冲串的相位同步方法的实施过程；
(2)给出随机初相脉冲信号初始相位较为精确的估计方法。
2.技术方案
本发明所述的一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法，包括以下步骤：
A1.提取在目标相参驻留时间内直达脉冲串信号所对应的采样点；
A2.在相关信号处理中心利用直达波和目标回波在不同距离单元的采样计算脉冲信号的相位信息，并将对应相位信息存入移位寄存器；
A3.重组目标回波中所有同一距离单元所对应的采样点；
A4.查找A1步骤所提取的直达脉冲串采样信号所对应的相位，构建时变滤波器；
A5.对所有感兴趣距离单元的目标回波脉冲信号，逐个距离单元进行相位补偿，从而消除来自发射脉冲脉内和脉间频率抖动以及路径引入的随机初相。
其中A1步骤包括以下步骤：
B1.将直达波样本信号和目标回波信号馈入接收机前端，进行二次下变频；
B2.将回波载频降到中频后，中频数字接收机对中频回波信号进行中频直接采样；
B3.对采样后的信号进行数字下变频，得到正交的数字零中频信号；
B4.处理直达波采样中非脉冲区的信号，将直达波信号与门限比较后输出，其中门限电平高于噪声平均值，使幅度信息中非脉冲信号区的输出信号电平为零；
B5.从截获的直达波脉冲信号中分选出所需特征参数的机会辐射源信号；
B6.利用所选择的直达波脉冲信号重构发射信号样本，去除信号的传输路径、接收天线、接收系统等环节引入的误差。
3.有益效果
不同于基于广播电视信号的非合作双基地探测系统需要开展全程相位补偿，本发明可以只针对感兴趣的若干距离单元开展相位同步处理，进行相位补偿和相参积累，避免了计算量超大的问题，不仅能够消除脉间随机初相导致的误差，还能补偿脉间和脉内频率抖动引入的相位误差，且本方法易于实现，同时能够完成多个随机初相脉冲信号的相参化处理。
四、附图说明
附图1是本发明的非合作双基地探测系统的信号路径图。
附图2是本发明的接收系统组成框图。
附图3是本发明的随机初相脉冲串序列采样存储模型。
附图4是本发明的随机初相脉冲串采样序列重组后的存储矩阵。
附图5是本发明的相位同步滤波器结构示意图。
五、具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，当双基地系统接收机频率调谐在非合作雷达辐射源的发射频率时，将会检测到沿基线传播到达的直达波信号和经过目标散射后的微弱回波。系统由两部分组成，其中一部分用于接收直达波信号以提取同步信息，另一部分用于接收目标散射信号以完成对目标的检测，实现对特定区域的监视和预警；
如图2所示，接收系统共有两个通道，一个为截获跟踪目标信号侦察通道，另一个为接收辐射源直达信号的通道。其结构上均分为两部分：一部分是接收机前端，另一部分为信号采集和处理部分。目标信号主通道接收到的射频信号经过低噪声放大、下变频到中频后，中频放大到所需要的幅度。直达波接收分系统的采用全向天线，其前端变频部分与目标信号主通道的和通道的结构相同，所不同的是直达波分系统中频放大部分的可调增益范围要比目标主通道的范围大；
如图3所示，在进行互相关模糊函数处理之前，直达波信号和目标回波信号的所有采样已按图3所示的方式，以距离单元的顺序重组；
如图4所示，直达波脉冲串的复采样序列可表示为
Figure BSA00000686169000031
目标在距离单元m，其回波对应的复采样序列为
Figure BSA00000686169000032
则直达波和目标回波信号的瞬时互相关可以表示为
Figure BSA00000686169000033
其中，上标H表示共轭转置，n＝1，2，…，N。这就是对目标回波信号的发射初相进行校正的同步过程。
如图5所示，本发明提供一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法，具体实施方式包括以下步骤：
A1.高速采集非合作雷达辐射源发射脉冲信号的复包络，提取在目标相参驻留时间内直达脉冲串信号所对应的采样点；
A2.在相关信号处理中心利用直达波和目标回波在不同距离单元的采样I、Q，并计算出每个采样的相位值，并将所提取直达波脉冲串采样作为发射信号样本存入移位寄存器；
A3.重组目标回波中所有同一距离单元所对应的采样序列
Figure BSA00000686169000034
A4.查找A1步骤所提取的直达脉冲串采样信号所对应的相位，存入移位寄存器，并根据测得的正交采样I、Q设计滤波网络的时变传输函数，构建时变滤波网络；
A5.对所有感兴趣距离单元的目标回波脉冲信号，逐个距离单元进行相位补偿。当直达信号样本顺序存储时，对目标回波信号进行连续采样并在横向滤波器内完成与直达波样本信号的互相关计算，而当直达信号采样样本逆序存储时进行卷积计算。其运算结果即为补偿了非合作雷达辐射源发射信号自身诸多不稳定因素后的同相I和正交Q分量，从而消除来自发射脉冲脉内和脉间频率抖动以及路径引入的随机初相。
其中A1步骤包括以下步骤：
B1.将直达波样本信号和目标回波信号馈入接收机前端，进行二次下变频；
B2.将回波载频降到中频，中频数字接收机对中频回波信号进行中频直接采样；
B3.对采样后的信号进行数字下变频，得到正交的数字零中频信号；
B4.处理直达波采样中非脉冲区的信号，将直达波信号与门限比较后输出，其中门限电平高于噪声平均值，使幅度信息中非脉冲信号区的输出信号电平为零；
B5.从截获的脉冲信号中分选出所需特征参数的辐射源信号；
B6.利用所选择的直达波脉冲信号重构发射信号样本，去除信号的传输路径、接收天线、接收系统等环节引入的误差。

Claims (3)

1.一种实现随机初相脉冲串相位同步的方法，其特征在于包括以下技术措施：
(1)针对随机初相脉冲串的相位同步方法的实施过程；
(2)较为准确地估计随机初相脉冲信号初始相位的方法。
2.权利要求1所述的针对随机初相脉冲串的相位同步方法的实施过程，其特征在于包括如下步骤：
A1.提取在目标相参驻留时间内直达脉冲串信号所对应的采样点；
A2.在相关信号处理中心利用直达波和目标回波在不同距离单元的采样计算脉冲信号的相位信息，并将对应相位信息存入移位寄存器；
A3.重组目标回波中所有同一距离单元所对应的采样点；
A4.查找A1步骤所提取的直达脉冲串采样信号所对应的相位，存入移位寄存器，构建时变滤波器；
A5.对所有感兴趣距离单元的目标回波脉冲信号，逐个距离单元进行相位补偿，从而消除来自发射脉冲的随机初相、脉内和脉间频率抖动、本振信号源的抖动相位、基准信号源的抖动相位以及传播路径引入的随机相位。
3.权利要求1所述的较为准确地估计随机初相脉冲信号初始相位的方法，其特征在于包括如下步骤：
B1.将直达波样本信号和目标回波信号馈入接收机前端，进行二次下变频；
B2.将回波载频降到中频后，中频数字接收机对中频回波信号进行中频直接采样；
B3.对采样后的信号进行数字下变频，得到正交的数字零中频信号；
B4.处理直达波采样中非脉冲区的信号，将直达波信号与门限比较后输出，其中门限电平高于噪声平均值，使幅度信息中非脉冲信号区的输出信号电平为零；
B5.从截获的直达波脉冲信号中分选出所需特征参数的机会辐射源信号；
B6.利用所选择的直达波脉冲信号重构发射信号样本，去除信号的传输路径、接收天线、接收系统等环节引入的误差。
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