CN117741586B - 一种超宽带自适应阵列接收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽带自适应阵列接收装置及方法，该装置由超宽带阵列天线、多通道接收模块、存储模块、大容量自适应DBF处理模块、智能信号分选模块、多源融合处理模块构成；在此基础上，设计针对多非协作辐射源下的复杂场景中的自适应阵列接收工作模式，实现三维空间中高速目标的探测功能。本发明可以适用于多类频率、波形不同的辐射源存在的复杂场景，该装置和方法可以推广应用到多接收、多辐射源更复杂的场景中，具有更高的自由度，包括波束自由度、抗干扰能力。

Description

一种超宽带自适应阵列接收装置及方法

技术领域

本发明提出了一种超宽带自适应阵列接收装置及方法，属于电子雷达领域。

背景技术

无源雷达常利用外界辐射源如广播电视信号、通信基站等对目标的反射信号进行处理来进一步获得目标信息，其隐蔽性、低探测成本等优势使其应用愈加广泛。复杂场景中，存在着频带不同、信号波形不同的各类辐射源，这成为对三维空间目标探测的良好的信号资源。

传统的利用辐射源进行目标探测的方法，通常是通过接收到的辐射源对目标的信号进行处理分析，进而获取目标信息，但在相对复杂的环境中，外界辐射源的频率、波形、位置等信息未知，且存在辐射源随机机动变化的可能，导致接收到的信号存在耦合、混叠等情况，传统的利用辐射源进行目标探测的方法及装置已经不能满足使用需求。

综上，复杂环境中，传统的利用外界辐射源进行目标探测的方法及装置因以下原因无法满足需求：

1）探测方法自由度低：传统的利用外界辐射源进行目标探测方法和装置对辐射源的频谱和波束的利用率低、波束自由度低，无法满足复杂环境的应用；

2）传统方法及装置因无法将目标探测信号即干扰信号分离，导致其无法应用在存在强干扰情况，适应性较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种超宽带自适应阵列接收装置及方法，其为一种存在多类辐射源的复杂场景的超宽带自适应阵列接收装置及方法，该装置主要是实现利用非协作辐射源对三维空间中的高速目标探测。本发明针对复杂环境高速目标探测需求及接收平台、辐射源所在平台和高速目标所处环境中可能存在的各类干扰等问题，首先设计了超宽带自适应阵列接收装置，该装置主要由超宽带阵列天线、多通道接收模块、存储模块、大容量自适应DBF（Digital Beam Forming,数字波束合成）处理模块、智能信号分选模块、多源融合处理模块构成；在此基础上，设计针对多非协作辐射源下的复杂场景中的自适应阵列接收工作模式，实现三维空间中高速目标的探测功能。

本发明提出一种超宽带自适应阵列接收装置，该装置包括超宽带阵列天线、多通道接收模块、存储模块、智能信号分选模块、大容量自适应DBF处理模块、多源融合处理模块；其中，

超宽带阵列天线，用于复杂场景中辐射源的直达波信号和辐射源照射到目标后返回信号的接收；

多通道接收模块，用于对超宽带阵列天线接收到的信号的接收放大；

存储模块，用于对多通道接收模块接收到的信号进行存储；

智能信号分选模块，用于对多通道接收模块放大后的信号进行智能分选，其嵌入了智能信号分选算法，将来自不同辐射源且混叠、耦合的回波信号、直达波信号、干扰信号进行智能自适应分离；提供接收信号信息，信号信息包括频率、波形、接收时间；

大容量自适应DBF处理模块对已经进行分选的信号进行处理，针对不同频率、不同波形的信号进行DBF处理；

多源融合处理模块，用于对来自不同辐射源的回波信号进行处理，实现目标信息的提取。

进一步，存储模块与智能分选模块、大容量自适应DBF模块存在自适应回馈功能，能够实现在任意阶段性时间内信号的重复应用，对智能分选模块和大容量自适应DBF处理模块处理后的部分信号进行标签记录，为后续的处理提供参照。

进一步，智能信号分选算法自适应对接收的信号进行分类，包括以下步骤：对接收的信号进行直达波提取；

对接收的信号进行回波提取，并与上一步骤中提取的直达波进行配对；

对接收的干扰信号进行提取并过滤。

本发明还提出一种超宽带自适应阵列接收方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、多通道接收信号；

步骤2、对多通道接收的信号进行放大；

步骤3、对接收的信号进行存储；

步骤4、对接收的信号进行智能分选，实现不同辐射源的直达波、回波信号、干扰信号的提取及分类；

步骤5、针对不同辐射源的信号进行数字波束形成，得到不同辐射源的回波信号，以数据矩阵形式给出；

步骤6、对不同辐射源的回波信号进行融合，得到目标信息。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的方法和装置可以适用于多类频率、波形不同的辐射源存在的复杂场景，该方法和装置可以推广应用到多接收、多辐射源更复杂的场景中；

2、本发明中的方法和装置相比传统的利用外界辐射源进行目标探测的方法和装置具有更高的自由度，包括波束自由度、抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明应用场景示意图；

图2是本发明中的超宽带自适应阵列接收装置示意图；

图3是本发明中的超宽带自适应阵列接收方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示为本发明的应用场景，其中1代表超宽带自适应阵列接收装置，2代表第1外界辐射源，3代表第2外界辐射源，4代表第3外界辐射源，5代表第4外界辐射源，6代表目标。

如图2所示为本发明的超宽带自适应阵列接收装置示意图，其中1-1代表超宽带阵列天线，1-2代表多通道接收模块，1-3代表存储模块，用来存储经过多通道模型得到的海量数据，1-4代表智能信号分选模块，1-5代表大容量自适应DBF处理模块，1-6代表多源融合处理模块。

本发明提出的超宽带自适应阵列接收装置包括超宽带阵列天线1-1、多通道接收模块1-2、存储模块1-3、智能信号分选模块1-4、大容量自适应DBF处理模块1-5、多源融合处理模块1-6；其中，

超宽带阵列天线1-1实现复杂场景中辐射源的直达波信号和辐射源照射到目标后返回信号的接收；

多通道接收模块1-2实现对超宽带阵列天线接收到的信号的接收放大；

存储模块1-3实现对多通道接收模块接收到的海量信号进行存储；本模块与智能分选模块1-4、大容量自适应DBF处理模块1-5存在自适应回馈功能，能够实现在任意阶段性时间内信号的重复应用，智能信号分选模块1-4和大容量自适应DBF处理模块1-5处理后的部分信号，可以针对性地对此信号进行标签记录，为后续的处理提供参照。

智能信号分选模块1-4实现对多通道接收模块1-2放大后的信号的智能分选，本模块是超宽带自适应阵列装置1的核心模块，其嵌入了智能信号分选算法，该算法能够实现复杂环境中耦合、混叠信号的分离，将来自不同辐射源且混叠、耦合的回波信号、直达波信号、干扰信号进行智能自适应分离，为后续模块提供接收信号的频率、波形、接收时间等信息，且根据应用环境不同，提供的接收信号信息也不同；同时，将接收信号按照不同源进行分类，此时可以辨别出直达波、回波信号、干扰信号；智能信号分选算法自适应对接收的信号进行分类，包括以下步骤：对接收的信号进行直达波提取；对接收的信号进行回波提取，并与上一步骤中提取的直达波进行配对；对接收的干扰信号进行提取并过滤。

大容量自适应DBF处理模块1-5对已经进行分选的信号进行处理，相比于传统的DBF处理模块及处理方式，本发明中的大容量自适应DBF处理模块1-5可以在智能分选模块对信号处理后的情况下，针对不同频率、不同波形的信号进行DBF处理，具有随机、自适应等特点，极大地增加了波束自由度；且由于智能分选后可以辨别出干扰信号，在进行DBF处理时可以规避干扰信号，进一步提高系统抗干扰能力。

多源融合处理模块1-6主要实现对来自不同辐射源的回波信号的处理，实现目标信息的提取，最终提高系统的目标探测的能力。

本发明还提出一种超宽带自适应阵列接收方法，其包括以下步骤：

步骤1、多通道接收信号；

步骤2、对多通道接收的信号进行放大；

步骤3、对接收的信号进行智能分选，实现直达波、回波信号、干扰信号的提取及分类；

步骤4、对智能分选后的信号进行存储；

步骤5、针对不同源的信号进行数字波束形成DBF，得到不同辐射源的回波信号，以数据矩阵形式给出；

步骤6、对不同辐射源的回波信号进行融合，得到目标信息。

本发明的复杂场景的超宽带自适应阵列接收装置及方法给出了存在多类辐射源（辐射源的频率、波形等参数不同，且可能差异较大；同时由于辐射源、目标及接收系统在动态变化，接收到的回波信号出现耦合、混叠等状态）下的接收装置及方法。其中，本发明所述创新性不仅仅局限于单一接收、多非协作式辐射源情况，还可以扩展到多接收、多非协作式辐射源场景。接收方法流程中对信号的分选也不仅仅局限于直达波、回波信号和干扰信号。

综上所示，本发明中提到的方法仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种超宽带自适应阵列接收装置，其特征在于，装置包括超宽带阵列天线、多通道接收模块、存储模块、智能信号分选模块、大容量自适应DBF处理模块、多源融合处理模块；其中，

超宽带阵列天线，用于复杂场景中辐射源的直达波信号和辐射源照射到目标后返回信号的接收；

多通道接收模块，用于对超宽带阵列天线接收到的信号的进行放大；

存储模块，用于对多通道接收模块接收到的信号进行存储；

智能信号分选模块，用于对多通道接收模块放大后的信号进行智能分选，其嵌入了智能信号分选算法，将来自不同辐射源且混叠、耦合的回波信号、直达波信号、干扰信号进行智能自适应分离；提供接收信号信息，信号信息包括频率、波形、接收时间；

大容量自适应DBF处理模块，对已经进行分选的信号进行处理，针对不同频率、不同波形的信号进行DBF处理；

多源融合处理模块，用于对来自不同辐射源的回波信号进行处理，实现目标信息的提取；

存储模块与智能信号分选模块、大容量自适应DBF处理模块均存在自适应回馈功能，能够实现在任意阶段性时间内信号的重复应用，对智能信号分选模块和大容量自适应DBF处理模块处理后的部分信号进行标签记录，为后续的处理提供参照；

智能信号分选算法用于对接收的信号进行分类，包括以下步骤：

对接收的信号进行直达波提取；

对接收的信号进行回波提取，并与上一步骤中提取的直达波进行配对；

对接收的干扰信号进行提取并过滤。

2.一种根据权利要求1所述的超宽带自适应阵列接收装置的接收方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、多通道接收信号；

步骤2、对多通道接收的信号进行放大；

步骤3、对接收的信号进行存储；

步骤4、对接收的信号进行智能分选，实现不同辐射源的直达波、回波信号、干扰信号的提取及分类；

步骤5、针对不同辐射源的信号进行数字波束形成，得到不同辐射源的回波信号，以数据矩阵形式给出；

步骤6、对不同辐射源的回波信号进行融合，得到目标信息。