CN113759359A - 基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法，所述装置包括：天线，用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；第一接收模块，用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；信号处理模块，用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。该装置各模块相互独立设置且对于发射机并无任何依赖结构，并且该结构设计最终使得本装置能够基于所述目标定位参数准确地定位出目标所在位置，实现对目标的高效探测。

Description

基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法

技术领域

本发明涉及雷达探测及应用技术领域，具体涉及一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法。

背景技术

无源雷达是指雷达本身不发射电磁波信号，只利用目标辐射的电磁波信号(外辐射源)进行目标探测和跟踪的雷达。与传统雷达技术相比，无源雷达具有反隐身、反低空袭击、抗侦查、抗干扰等优势，因此，无源雷达成为雷达研究的一个重要领域。

另外，目标辐射的电磁波信号可能是目标自身发射出的电磁波信号，也可能是由发射机发射而经目标反射出的电磁波信号。当所探测目标是可以自身发射出电磁波信号的设备时，无源雷达无需发射机，只需接收机即可构成目标探测装置以利用外辐射源实现对目标的探测，故而无源雷达接收机在雷达系统中具有举足轻重的地位。

从雷达体系上讲，一般系统发射机和系统接收机采用近距离同地配置，或者说是合作式配置，则属于单基地雷达系统，现有机场目标探测场景通常应用单基地雷达系统结构，单基地雷达系统的基本工作原理如图1所示，同地或者极近距离地将发射机和接收机配置在一起，或者是直接应用收发一体的设备，来对探测区域的目标发射出电磁波信号，以及通过同一路径反向获得目标所反射的回波信号，以最终探测出方位角θ及目标所在位置R。若系统发射机和系统接收机采用远距离异地配置，或者说是非合作式配置，则属于双(多)基地雷达系统。双基地雷达系统，使用方便、可靠性高，可以独立进行工作，且对于已有的主动雷达的工作毫无影响，隐蔽性好，且不易受干扰，因此，双基地雷达系统逐渐受到广泛关注。

而现代技术中，无源双基地雷达系统现多用于作战侦查场景，并未在机场目标探测场景进行应用，尤其是在机场净空区无人机等小目标探测的工作场景中更未应用。

图2示出了现有常见的无源双基地雷达系统的基本工作原理，且此无源双基地雷达系统的发射机采用空管雷达，并且以首都国际机场的雷神公司ASR 23SS-16远程L波段全固态空管一次雷达(PSR)为例，其空管雷达主要参数如下：

频率范围：1250～1350MHz

作用距离：200nm

峰值功率：48kw

平均功率：3.6kw

发射管：固态放大器组件

发射脉冲宽度：1us,100us(NLFM)

脉冲重复频率：平均302Hz

接收机动态范围围：>80dB

接收机灵敏度度：-110dBm

接收机噪声系数：1.l dB

该空管雷达的脉冲波形特点如下：每个发射信号由一个1us的窄脉冲和一个100us的非线性调频脉冲(NLFM)组成。1us的窄脉冲用来探测前8海里的目标，接收到目标回波信号后，发射机再发射100us的非线性调频脉冲，用来探测8～200海里范围内的目标和气象信息。该设计使得短脉冲(未调制)和长脉冲(调制)分别用于近距离(SR)探测和远距离(LR)探测。

更具体地，采用空管雷达实现无源双基地雷达系统进行目标探测的工作原理，如图2所示。发射机选择利用空管雷达的短脉冲信号或者长脉冲信号(LFM或NLFM)作为外辐射源信号，向目标发射。接收机则接收目标反射的外辐射源信号(目标回波)。当使用短脉冲信号时，通过测量接收机接收到的目标回波相对直达波(发射机到接收机直达的电磁波信号)短脉冲的时延τ，便可据此计算出双基地距离差(L1+L2-L0)。图2中，由于发射机位置已知，根据接收机位置则可获知基线距离L0；发射机目标方位角θ，则可通过测量发射机做圆周机械扫描的主波束扫过接收机形成的主峰来估算获得，进而据其计算出目标相对于发射机的距离L1，从而实现对目标的探测定位。当使用长脉冲信号时，由于长脉冲信号采用的是LFM或NLFM信号，因此在计算时延τ之前，必须先对LFM或NLFM信号进行脉压处理。且脉压处理在非合作条件下可通过从发射机到接收机之间直达波通道中截取发射直达波参考信号来进行相关处理而获得。

另外，现有基本的无源双基地雷达系统，其结构为：在包括发射机和接收机的基础上，还在发射机端设置数传发射机、发射端时钟单元、发射端同步控制单元，并在接收机端同样设置数传接收机、接收端时钟单元、接收端同步控制单元。数传发射机将发射机侧的时钟脉冲信号、天线转角、发射频率代码、相位相参基准以及发射机位置信息实时发送给数传接收机。

现有的无源双基地雷达系统的结构设计不够合理，一方面接收机和发射机结构有交叉，导致两者干扰更大，此外，该种结构设计使得目标探测和定位准确性较差。因此，亟待出现一种结构合理、优化，可准确探测目标的无源雷达接收机装置。

发明内容

本发明提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法，用于克服现有技术中双基地雷达系统接收机结构设计不合理且目标探测不准确的缺陷，合理优化结构设计，实现准确探测目标。

本发明提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，包括：

天线，用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

第一接收模块，用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；

信号处理模块，用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述第一接收模块包括相互连接的变频单元和时钟单元，其中，

所述时钟单元，用于生成基准时钟信号，并将所述基准时间信号分别提供至所述变频单元和所述信号处理模块；

所述变频单元，一端与所述天线相连同时另一端与所述信号处理模块相连，用于基于所述基准时钟信号分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述信号处理模块包括主控单元以及依次相连的信号采集单元、信号处理单元和接口单元，其中，

所述主控单元，分别与所述时钟单元、所述信号采集单元、所述信号处理单元和所述接口单元相连，用于分别控制各单元依预设时序进行工作；

所述信号采集单元，与所述变频单元相连，用于将所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号分别进行同频段模数采样转换以及数字下变频处理，以分别获得相应的直达波基带数字信号和回波基带数字信号；

所述信号处理单元，基于所述直达波基带数字信号进行脉冲信号分选、参考信号重构，并基于所述回波基带数字信号和所述直达波基带数字信号进行时间同步处理以及脉冲压缩处理，以获得所述目标定位参数；

所述接口单元，用于与外部数据装置进行双向通信。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

根据本发明提供的无源双基地雷达接收装置，所述天线采用预设工作频段的高增益阵列天线。

本发明还提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达探测系统，至少包括如上任一项所述的无源双基地雷达接收装置。

本发明还提供一种目标探测方法，包括：

接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角；

将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述目标探测方法的全部或部分步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述目标探测方法的全部或部分步骤。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述目标探测方法的全部或部分步骤。

本发明提供一种基于空管雷达的双基地雷达接收装置及目标探测方法，该装置包括天线、第一接收模块和信号处理模块，其中，天线用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；第一接收模块用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；信号处理模块用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。各模块相互独立设置且对于发射机并无任何依赖结构，并且该结构设计最终使得本装置能够基于所述目标定位参数准确地定位出目标所在位置，实现对目标的高效探测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是现有技术中单基地雷达系统的基本工作原理图；

图2是现有技术中无源双基地雷达系统的基本工作原理图；

图3是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之一；

图4是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的工作原理图；

图5是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之二；

图6是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之三；

图7是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置中信号采集单元和信号处理单元处理过程信号流示意图；

图8是本发明提供的目标探测方法的流程示意图；

图9是本发明提供的目标探测方法提取参考脉冲信号时盲均衡器算法的应用示意图；

图10是基于本发明提供的目标探测方法进行雷达信号处理的逻辑示意图；

图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。

附图标记：

310：天线；320：第一接收模块；330：信号处理模块；

321：时钟单元；322：变频单元；

331：主控单元；332：信号采集单元；333：信号处理单元；334：接口单元；

1101：处理器；1102：通信接口；1103：存储器；1104：通信总线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清除完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图1-11详细描述本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置及目标探测方法。

本发明提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，图3是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之一，如图3所示，所述装置包括依次相连的天线310、第一接收模块320和信号处理模块330，其中：

所述天线310，用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

所述第一接收模块320，用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；

所述信号处理模块330，用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。

图4是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的工作原理图，结合图4所示，无源双基地雷达接收装置在具体应用时，以现有空管雷达作为空管雷达发射机为例进行说明。空管雷达的特点是脉冲体制，空管雷达发射机的天线做机械圆周扫描。所述空管雷达和利用连续波体制的广播电视的其他外辐射源雷达原理是不同的，并且本实施例也不适用于利用其他跟踪体制雷达或相控阵电子扫描雷达。同时，无源双基地雷达接收装置采用无源相干定位技术(PCL)独立于空管雷达发射机这一主动雷达而工作，并且，无源双基地雷达接收装置采用与空管雷达发射机相同频段的L波段雷达接收式装置，从而具有高灵敏度、大动态范围、通道一致性好等良好性能。由于无源双基地雷达接收装置独立于空管雷达工作，即非合作式探测，此时无专门的同步通信链路，需要通过接收直达波信号来完成发射信号的接收和同步处理。并且进一步地，还可以基于此种雷达体制，通过多个无源接收装置进行组网探测，从而有效拓展现有的单部主动雷达的威力范围。

并且，基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置除了包括依次相连的天线310、第一接收模块320和信号处理模块330外，还包括电源模块，所述电源模块用于向所述第一接收模块320和所述信号处理模块330提供所需电能。

本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置包括天线310、第一接收模块320和信号处理模块330，其中，天线310用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；第一接收模块320用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；信号处理模块330用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。各模块相互独立设置且对于发射机并无任何依赖结构，并且该结构设计最终使得本装置能够基于所述目标定位参数准确地标所在位定位出目置，实现对目标的高效探测。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，图5是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之二，如图5所示，在图3所示实施例的基础上，结构进一步细化，所述第一接收模块320具体包括相互连接的变频单元322和时钟单元321，其中，

所述时钟单元321，用于生成基准时钟信号，并将所述基准时间信号分别提供至所述变频单元322和所述信号处理模块330；

所述变频单元322，一端与所述天线310相连同时另一端与所述信号处理模块330相连，用于基于所述基准时钟信号分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号。

其中，所述时钟单元321旁还可以设置有本振单元，所述本振单元和所述时钟单元321共同生成基准时钟信号。所述变频单元322还将自身获得的直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号均传输至信号处理模块330。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，图6是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置的结构示意图之三，如图6所示，在上述各实施例的基础上，比如在图5所示实施例的基础上，所述信号处理模块330具体包括主控单元331以及依次相连的信号采集单元332、信号处理单元333和接口单元334，其中，

所述主控单元331，分别与所述时钟单元321、所述信号采集单元332、所述信号处理单元333和所述接口单元334相连，用于分别控制各单元依预设时序进行工作；

所述信号采集单元332，与所述变频单元322相连，用于将所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号分别进行同频段模数采样转换以及数字下变频处理，以分别获得相应的直达波基带数字信号和回波基带数字信号；

所述信号处理单元333，基于所述直达波基带数字信号进行脉冲信号分选、参考信号重构，并基于所述回波基带数字信号和所述直达波基带数字信号进行时间同步处理以及脉冲压缩处理，以获得所述目标定位参数；

所述接口单元334，用于与外部数据装置进行双向通信。

也即，信号处理模块330包括信号采集单元332、信号处理单元333、接口单元334和主控单元331。

信号采集单元332将基带模拟信号转变为基带数字信号，是将所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号分别进行同频段模数采样转换以及数字下变频处理，以分别获得相应的直达波基带数字信号和回波基带数字信号，或者，信号采集单元332将中频的直达波模拟信号和中频的回波模拟信号分别直接进行中频段A/D采样转变为相应的中频数字信号，再分别进行数字下变频(DDC)处理，以分别转变为相应的直达波基带数字信号和回波基带数字信号；且所述信号采集单元332还从时钟单元321处获得基准时钟信号。

图7是本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置中信号采集单元和信号处理单元处理过程信号流示意图，结合图7所示，信号处理单元333基于所述直达波基带数字信号进行脉冲信号分选、参考信号重构，并基于所述回波基带数字信号和所述直达波基带数字信号进行时间同步处理以及脉冲压缩处理，以获得所述目标定位参数；即信号处理单元333负责完成图7中的脉冲信号分选、参考信号重构、时间同步、脉冲压缩、目标定位参数估计甚至还包括直达波干扰抑制等的一系列信号处理工作。

而接口单元334实现本装置与外部数据装置的通信连接。且需要说明的是，接口单元334，用于与外部数据装置，比如与如数据记录仪等的数据存储装置双向通信连接，以将所获得的包括所述目标定位参数等的全部数据均传输至数据记录仪以进行存储，方便日后进行相关数据分析。

主控单元331解算处理过程中各种命令、参数，并分别控制各单元依预设时序或说既定时序进行正常工作。

信号处理模块330，可以理解为是一种并行信号处理器，尤其是信号采集单元332和信号处理单元333，均可以并行且分别独立地地处理所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号两种信号。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

所述目标定位参数为对目标所在位置进行确定的依据，具体包括目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率等参数。

根据本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述天线采用预设工作频段的高增益阵列天线。

具体地，所述天线310采用预设工作频段的高增益阵列天线，当基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置采用与空管雷达发射机相同频段的L波段雷达接收式装置时，L波段即为预设工作频段，所述天线则采用L波段高增益阵列天线，也属于高增益定向天线，并且意味着该天线针对L波段的非合作式空管雷达发射机的外辐射源，该天线需具备1～2GHz的信号接收能力。

本发明还提供一种基于空管雷达的无源双基地雷达探测系统，至少包括如上任一项所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置。

本发明提供的基于空管雷达的无源双基地雷达探测系统，若是基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置与其他雷达发射机共同工作，则还需要包括该所述雷达发射机，并且优选地将空管雷达作为雷达发射机。

本发明还提供一种目标探测方法，图8是本发明提供的目标探测方法的流程示意图，如图8所示，所述方法可以理解为是基于上述各实施例所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置上执行的检测方法，且所述方法具体包括：

801、接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

802、分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

803、从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

804、从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

805、从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息估算所述发射机的方位角；

806、将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

807、对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

808、基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

具体地，图9是本发明提供的目标探测方法提取参考脉冲信号时盲均衡器算法的应用示意图，图10是基于本发明提供的目标探测方法进行雷达信号处理的逻辑示意图，结合图8-图10所示，所述目标探测方法全过程的原理介绍如下：

801、利用L波段的高增益阵列天线接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号。

802、分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号。

803、从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号。

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号的过程，也可以理解为是利用直达波信号进行参考脉冲信号重构的过程。从空域考虑，目标与接收机一般不被外辐射源主瓣同时覆盖，当外辐射源照射目标时，接收机仅靠旁瓣或后瓣探测直达波信号，这增加了直达波信号的相关参考脉冲信号的提取难度。对于本实施例中的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，发射机发出的发射信号的波形是不能直接获得的需要从接收机装置截获的直达波信号中估计出发射信号的复包络。此外，无源双基地雷达传输信道非常复杂，其特性变化也非常剧烈，既具有时间弥散性也具有频率弥散性。这种特性就导致信号在传输过程中会被热噪声污染，当然还可能受多路径、杂波或其它传播效应的影响和干扰，尤其是在基线附近时，影响更为严重。故而还需要对这些干扰信号进行有效去除处理。结合图9所示，在分析噪声和传输干扰对直达波信号影响和干扰的基础上，针对直达波信号脉冲持续期间模值恒定、脉冲间歇期内模值为零的包络特性，在发射信号先验信息未知的条件下，采用通信系统中的对连续信号的盲均衡思想，采用盲均衡器算法、恒模算法(CMA)和多模算法(MMA)，从受到杂波和多径干扰的直达波信号中估计出发射信号的复包络，从而提取出所需的参考脉冲信号。

并且，结合图10，参考脉冲信号提取和脉冲压缩。从参考天线接收到的信号中提取用于脉冲压缩的参考脉冲信号。如前所述，空管雷达天线以恒定的周期旋转，并且直达波信号的功率受到发射机天线扫描的影响。因此，可以选择接收直达波信号中具有最高信噪比(SNR)的脉冲信号作为重复脉冲，以作为参考脉冲信号。并进一步使用选择的参考脉冲信号，对所接收信号进行脉冲压缩处理。

并且，在提取所需参考脉冲信号之前，还基于直达波信号进行脉冲信号分选操作，属于预处理过程之一，具体地，将基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置中的信号采集单元等设置为频点可调节的宽频段接收设备，并采用同步多通道高灵敏度、大动态范围接收机技术，以及大容量、多通道快速并行的信号处理技术来对接收信号进行筛选、识别及利用，以使接收机的工作频点和带宽快速匹配上发射机。从而通过对接收到的脉冲序列进行时频分析可以获得信号脉宽、带宽、调制方式、重频等波形特征参数。并且还可以在此操作基础上，采用基于脉冲间特征的扩展关联法来进行脉冲信号分选。由此可以减轻脉冲交叠、脉冲抖动等对脉冲信号产生的不利影响。

并且，在提取所需参考脉冲信号之前，还基于直达波信号进行直达波信号对于目标回波信号产生的直达波干扰的抑制处理，也属于预处理过程之一，具体地，由于目标回波信号是要经过目标反射后才能被接收装置接收，这样接收装置接收到的只是很微弱的一部分信号能量，而直达波信号的强度要比回波信号的强度大得多，导致产生直达波干扰，从而需要对直达波干扰进行抑制处理。

对于本实施例中的空管雷达作为发射机而言，发射机发射的脉冲信号具有时域分离特点，可以使直达波信号和多径杂波干扰问题较为轻微。当目标离接收机装置的天线和发射机的天线均较远，或者脉冲信号的脉宽较窄(如常规脉冲信号)时，直达波信号与目标散射的回波信号在时间上是可以分离的，因而可采用时间窗技术将两者分离。当目标离离接收机装置的天线和发射机的天线均较近，或者脉冲信号的脉宽较宽(如大时宽带宽积信号，即脉冲压缩信号)时，目标散射的回波信号将会与直达波信号混叠在一起，应用时间窗就无法分开直达波与散射波，此时，须对接收到的混叠的信号进行处理，以将目标散射的回波信号提取出来。还可以使用具有相应延迟抽头的直达波对消横向滤波器，对在一定范围内的直达波信号、多径信号和地杂波灯一并进行对消和滤波。

804、从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间。

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步的过程，具体地，时间同步的目的是从发射机向接收装置提供发射脉冲和发射天线波束指向的时钟基准信号。当发射天线副瓣电平较高时，接收机装置可以通过微弱直达波信号接收技术来连续实时获取直达波信号作为时间同步脉冲；当发射天线副瓣电平较弱，接收机无法连续实时获取直达波信号时，接收装置可以使用时间同步器，根据发射机主波束扫过接收装置时接收到的有限个直达波信号的脉冲样本来估算出PRT，并由此来另外产生与发射脉冲同步的时间同步脉冲。对于参差跳变重复周期(即参差PRT)的定时脉冲，情况稍微复杂一点，需要重新设计时间同步器，时间同步器首先应根据直达波脉冲串周期判断参差周期，参差脉冲的顺序可以根据中心脉冲后的一个参差周期内的情况来获得，依照参差顺序，下一个中心脉冲启动定时器就能输出与发射站参差脉冲顺序一致的定时脉冲。频率同步可以借鉴频率捷变雷达的同步跟踪分系统中的频率跟踪技术，跟踪从直达波中提取发射样品信号频率，实现收发对之间的频率同步。结合图10，无源双基地雷达系统(PBR)可以使用参考通道截取发射机向接收装置的直达波信号，并从中提取时间同步信息。时间同步信息包括所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间(TOA)和脉冲重复间隔时间(PRI)信息。在脉冲压缩和TOA训练产生之后，通过对参考天线处接收信号的阈值处理来估计每个接收脉冲的TOA。PRI估计过程使用相邻估计的TOA之间的时间差。最终实现接收装置与发射机的时间同步处理。

805、从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角。

基于空管雷达的机械旋转扫描方式，接收装置的天线、空管雷达发射机的天线，两者波束之间的空间方位同步是一个关键技术问题必须两者严格同步(两波束最大值能同时相交于目标所在点)，才能保证回波信号的幅度没有损失。本实施例中，主要采用窄发宽收天线波束空间同步模式，该模式下，发射站空管一次雷达天线窄波束机械旋转扫描，接收站天线固定不动，宽波束对准机场净空区泛光照射即可。在接收装置的天线、空管雷达发射机的天线，两者波束之间的空间方位同步的基础上，从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息估算所述发射机的方位角。结合图10，接收机装置还可以从直达波信号中提取方位同步信息。空管雷达发射机的方位角通过与发射机Tx的天线直接指向接收机装置Rx相对应的最强脉冲峰值估算出来。

并且，还未为每个PRI设置窗函数。每个PRI的时间窗函数都是根据时间同步信息生成的。接收信号的每个PRI分量是通过将每个时间窗函数乘以每个接收信号而生成的。以及为每次扫描设置窗函数。扫描窗口功能也是根据方位同步信息生成的。接收信号的每个扫描分量都是通过将每个接收信号乘以每个扫描窗口函数而生成的。

806、将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存。

根据估算的旋转达发射机的TOA、PRI和发射机的方位角，监测通道数据可以分为不同的扫描进程，即每一个扫描进程和每个PRI缓冲的离散数据。缓存中的每个扫描数据都包含所有方向的所有脉冲，并且缓存中的每个脉冲数据都包含所有距离的所有采样点。

807、对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数，其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

为每次扫描制作二维雷达探测图(简称二维PBR图)。当找到每个发射脉冲的指向时，就可以在二维雷达探测地图上定位目标的探测位置。每次扫描的二维PBR图由缓存中的离散数据生成，地图以笛卡尔坐标表示，坐标系中的采样数组可以转换为极坐标。并基于各个所述二维雷达探测图，获得所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率等目标定位参数。

808、基于所述目标定位参数定位出目标。

为找到可能包含目标回波的目标方位角，在监视通道中先进行脉冲压缩处理然后进行简单的阈值检测。通过相关计算和相干积分生成每个PRI的距离-多普勒地图，然后使用距离-多普勒图，估计目标双基地距离差和多普勒频率。从而基于已知的基线距离和目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率等目标定位参数，即可以准确定位出目标。

本发明所提供的目标探测方法，基于所述目标定位参数准确地标所在位定位出目置，实现对目标的高效准确探测。

本发明还提供一种电子设备，图11是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1101、通信接口(CommunicationsInterface)1102、存储器(memory)1103和通信总线1104，其中，处理器1101，通信接口1102，存储器1103通过通信总线1104完成相互间的通信。处理器1101可以调用存储器1103中的逻辑指令，以执行所述目标探测方法的全部或部分步骤，该方法包括：

接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角；

将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

此外，上述的存储器1103中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述目标探测方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的所述目标探测方法，该方法包括：

接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角；

将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上各实施例所述目标探测方法的全部或部分步骤，该方法包括：

接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角；

将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的目标探测方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，其特征在于，包括：

天线，用于接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

第一接收模块，用于对所述直达波信号和回波信号进行下变频处理，以分别对应获得直达波基带信号和回波基带信号；

信号处理模块，用于对所述直达波基带信号和所述回波基带信号进行处理，获得目标定位参数。

2.根据权利要求1所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，其特征在于，所述第一接收模块包括相互连接的变频单元和时钟单元，其中，

所述时钟单元，用于生成基准时钟信号，并将所述基准时间信号分别提供至所述变频单元和所述信号处理模块；

所述变频单元，一端与所述天线相连同时另一端与所述信号处理模块相连，用于基于所述基准时钟信号分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号。

3.根据权利要求2所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，其特征在于，所述信号处理模块包括主控单元以及依次相连的信号采集单元、信号处理单元和接口单元，其中，

所述主控单元，分别与所述时钟单元、所述信号采集单元、所述信号处理单元和所述接口单元相连，用于分别控制各单元依预设时序进行工作；

所述信号采集单元，与所述变频单元相连，用于将所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号分别进行同频段模数采样转换以及数字下变频处理，以分别获得相应的直达波基带数字信号和回波基带数字信号；

所述信号处理单元，基于所述直达波基带数字信号进行脉冲信号分选、参考信号重构，并基于所述回波基带数字信号和所述直达波基带数字信号进行时间同步处理以及脉冲压缩处理，以获得所述目标定位参数；

所述接口单元，用于与外部数据装置进行双向通信。

4.根据权利要求1或3所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置，其特征在于，所述天线采用预设工作频段的高增益阵列天线。

6.一种基于空管雷达的无源双基地雷达探测系统，其特征在于，至少包括如权利要求1-5任一项所述的基于空管雷达的无源双基地雷达接收装置。

7.一种目标探测方法，其特征在于，包括：

接收来自发射机的直达波信号和来自目标的回波信号；

分别对所述直达波信号和所述回波信号进行下变频、放大和滤波处理，以分别对应获得直达波基带模拟信号和回波基带模拟信号；

从所述直达波基带模拟信号中提取参考脉冲信号，基于所述参考脉冲信号对所述直达波基带模拟信号和所述回波基带模拟信号进行脉冲压缩处理，分别获得压缩后直达波基带模拟信号和压缩后回波基带模拟信号；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取时间同步信息，基于所述时间同步信息与发射机进行时间同步，并基于所述时间同步信息估算所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间；

从所述压缩后直达波基带模拟信号中提取方位同步信息，基于所述方位同步信息进行方位同步，并估算所述发射机的方位角；

将所述发射机所发射脉冲的脉冲到达时间和脉冲重复间隔时间、所述发射机的方位角以及压缩后回波基带模拟信号，统一依不同的扫描进程进行数据分段缓存；

对每一个扫描进程，分别基于该扫描进程下分段缓存的数据绘制二维雷达探测图，并基于各所述二维雷达探测图获得目标定位参数；

基于所述目标定位参数定位出目标；

其中，所述目标定位参数包括但不限于目标方位角、目标双基地距离差和多普勒频率。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求7所述目标探测方法的全部或部分步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述目标探测方法的全部或部分步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述目标探测方法的全部或部分步骤。

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