CN114779167A - 一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法 - Google Patents

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张凯
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Abstract

本发明公开一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其包括以下步骤：在目标区域分布式设置有多个生成伪随机序列的辐射源；各辐射源同步发射探测信号，探测信号经调制、采样率变换；对不同辐射源施加频率偏移，各辐射源利用叠加频率偏移的载波对采样率变换后的信号进行上变频，输出射频信号：接收单元利用已知的信号载波频率集和探测信号码型对接收信号进行变频，输出多路信号：接收端利用已知的频率集和探测信号码型对不同辐射源信号进行区分，输出与各辐射源对应的多个相关序列，并测算出不同辐射源与目标之间的距离差，实现目标位置解算。本发明能够有效降低辐射源间相互干扰，提升探测系统性能。

Description

一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法
技术领域
本发明属于空间目标探测技术领域，尤其是涉及一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法。
背景技术
在空间目标探测中，基于多源码分体制的空间目标感知技术通过分布式设置多个辐射源的方法，在感知空域形成多个探测信号交错覆盖，接收单元接收经目标反射的探测信号，获取不同源探测信号到达目标时间差，进而得到不同辐射源与目标之间的距离差，完成目标探测。在上述方法中，为了实现高效探测，需要探测信号具备良好自相关特性，即相关峰主瓣与副瓣抑制比足够高；同时，为了区分不同辐射源，降低辐射源间相互干扰，不同辐射源信号相关性需要尽可能小。当前，基于多源码分体制的辐射源区分主要采用m序列、Gold序列、Walsh序列等，m序列具有较好的自相关特性，但互相关特性较差；Walsh序列与之相反，互相关特性较好，但自相关性较差；Gold序列介于二者中间。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其在保证探测信号具备较好自相关性前提下，能够有效降低辐射源间相互干扰，提升探测系统性能。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其包括以下步骤：
S1、在目标区域分布式设置有多个辐射源，辐射源采用能够生成伪随机序列的信号源；
S2、各辐射源同步发射探测信号，探测信号经调制、采样率变换；对不同辐射源施加频率偏移，各辐射源利用叠加频率偏移的载波对采样率变换后的信号进行上变频，输出射频信号；设定探测信号的符号速率为R，工作载波频率为f0，多个辐射源信号频率偏移量依次为Δf1～ΔfN，相邻频率偏移量为R/100；设定多个目标均能反射各个辐射源的射频信号，并到达接收单元，接收信号表示为：
Figure BDA0003573604760000021
其中，i＝1,2,……,N，N为辐射源数目；j＝1,2,……,M，M为目标数目；si(t)表示第i个辐射源基带探测信号；τij和hij分别表示第i个辐射源信号经目标j到达接收单元的传输时延和信道衰减值；
S3、接收单元利用已知的信号载波频率集和探测信号码型对步骤S2中的接收信号进行变频，输出N路信号表示为：
Figure BDA0003573604760000022
其中，k＝1,2,…,N；
S4、接收端利用已知的频率集和探测信号码型对不同辐射源信号进行区分，输出与各辐射源对应的多个相关序列，并测算出不同辐射源与目标之间的距离差，实现目标位置解算。
进一步地，上述的步骤S1中，伪随机序列的类型包含但不限于m序列、Gold序列。
进一步地，上述的步骤S1中，伪随机序列的阶数及生成多项式，根据探测距离、辐射源发射信号功率、目标大小、接收单元接收灵敏度进行选取。
进一步地，上述的步骤S1中，各个辐射源的伪随机序列相同、或具有差异。
进一步地，上述的步骤S2中，对不同辐射源施加频率偏移步骤中，各个辐射源频率偏移量不同。
进一步地，上述的步骤S2中，对不同辐射源施加频率偏移步骤中，相邻两个频率差值与探测信号带宽之比小于等于0.01，频谱高度复用。
进一步地，上述的步骤S2中，对各辐射源发射的探测信号进行调制，信号调制样式包括但不限于BPSK、QPSK。
进一步地，上述的步骤S2中，符号速率根据探测精度和设备能力进行灵活设定。
进一步地，上述的步骤S4中，步骤为：
生成与各辐射源探测信号波形相同的本地信号，并同步骤S3中的变频后的信号进行相关运算，计算过程如下：
Figure BDA0003573604760000031
其中，k＝1,2,…,N；
Figure BDA0003573604760000032
表示卷积运算；
Figure BDA0003573604760000033
表示sk(t)的自相关函数；
通过峰值搜索能够测算出各个辐射源到达多个目标的时延差，并求得距离差，对多个相关结果进行综合，即能够实现目标位置解算。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其基于具备良好自相关特性的伪随机序列，通过对不同辐射源施加不同的频率偏移，在保证探测信号优异自相关性前提下，能够有效降低辐射源间相互干扰，提升探测系统性能；对不同辐射源预置不同频率偏移，相邻两个频率偏移差值与信号带宽之比不大于0.01，频谱高度复用，具有较高频谱利用率，接收单元可使用同一射频通道对所有辐射源探测信号进行接收，设备复杂度低。
附图说明
图1是本发明一实施例的场景布局示意图；
图2是本发明频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法中的射频信号生成的流程示意图；
图3是本发明频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法中的接收信号生成的流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1、2、3所示，该频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其包括以下步骤：
S1、在目标区域分布式设置有5个辐射源，分别为：辐射源1、辐射源2、辐射源3、辐射源4、辐射源5，5个辐射源均采用能够生成伪随机序列的信号源，伪随机序列的类型包含但不限于m序列、Gold序列；伪随机序列的阶数及生成多项式，根据探测距离、辐射源发射信号功率、目标大小、接收单元接收灵敏度进行选取；各个辐射源的伪随机序列相同、或具有差异；
S2、各辐射源同步发射探测信号，探测信号经调制、采样率变换，信号调制样式包括但不限于BPSK、QPSK；对不同辐射源预置不同的频率偏移，相邻两个频率差值与探测信号带宽之比小于等于0.01，频谱高度复用，各辐射源利用叠加频率偏移的载波对采样率变换后的信号进行上变频，输出射频信号；设定探测信号的符号速率为R，符号速率根据探测精度和设备能力进行灵活设定，工作载波频率为f0，多个辐射源信号频率偏移量依次为Δf1～Δf5，相邻频率偏移量为R/100；设定2个目标，分别为：探测目标1、探测目标2，均能反射5个辐射源的射频信号，并到达接收单元，接收信号表示为：
Figure BDA0003573604760000041
其中，si(t)表示第i个辐射源基带探测信号；τij和hij分别表示第i个辐射源信号经目标j到达接收单元的传输时延和信道衰减值；
S3、接收单元利用已知的信号载波频率集和探测信号码型对步骤S2中的接收信号进行变频，输出N路信号表示为：
Figure BDA0003573604760000051
S4、生成与各辐射源探测信号波形相同的本地信号，并同步骤S3中的变频后的信号进行相关运算，计算过程如下：
Figure BDA0003573604760000052
其中，k＝1,2,…,5；
Figure BDA0003573604760000053
表示卷积运算；
Figure BDA0003573604760000054
表示sk(t)的自相关函数；
通过峰值搜索能够测算出各个辐射源到达多个目标的时延差，并求得距离差，对多个相关结果进行综合，即能够实现目标位置解算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其包括以下步骤：
S1、在目标区域分布式设置有多个辐射源，辐射源采用能够生成伪随机序列的信号源；
S2、各辐射源同步发射探测信号，探测信号经调制、采样率变换；对不同辐射源施加频率偏移，各辐射源利用叠加频率偏移的载波对采样率变换后的信号进行上变频，输出射频信号；设定探测信号的符号速率为R，工作载波频率为f0，多个辐射源信号频率偏移量依次为Δf1～ΔfN，相邻频率偏移量为R/100；设定多个目标均能反射各个辐射源的射频信号，并到达接收单元，接收信号表示为：
Figure FDA0003573604750000011
其中，i＝1,2,……,N，N为辐射源数目；j＝1,2,……,M，M为目标数目；si(t)表示第i个辐射源基带探测信号；τij和hij分别表示第i个辐射源信号经目标j到达接收单元的传输时延和信道衰减值；
S3、接收单元利用已知的信号载波频率集和探测信号码型对步骤S2中的接收信号进行变频，输出N路信号表示为：
Figure FDA0003573604750000012
其中，k＝1,2,…,N；
S4、接收端利用已知的频率集和探测信号码型对不同辐射源信号进行区分，输出与各辐射源对应的多个相关序列，并测算出不同辐射源与目标之间的距离差，实现目标位置解算。
2.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S1中，伪随机序列的类型包含但不限于m序列、Gold序列。
3.根据权利要求1或2所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S1中，伪随机序列的阶数及生成多项式，根据探测距离、辐射源发射信号功率、目标大小、接收单元接收灵敏度进行选取。
4.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S1中，各个辐射源的伪随机序列相同、或具有差异。
5.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S2中，对不同辐射源施加频率偏移步骤中，各个辐射源频率偏移量不同。
6.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S2中，对不同辐射源施加频率偏移步骤中，相邻两个频率差值与探测信号带宽之比小于等于0.01，频谱高度复用。
7.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S2中，对各辐射源发射的探测信号进行调制，信号调制样式包括但不限于BPSK、QPSK。
8.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S2中，符号速率根据探测精度和设备能力进行灵活设定。
9.根据权利要求1所述的频谱复用的多源码分体制空间目标感知方法，其特征是：其步骤S4中，步骤为：
生成与各辐射源探测信号波形相同的本地信号，并同步骤S3中的变频后的信号进行相关运算，计算过程如下：
Figure FDA0003573604750000031
其中，k＝1,2,…,N；
Figure FDA0003573604750000032
表示卷积运算；
Figure FDA0003573604750000033
表示sk(t)的自相关函数；
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