雷達偵察的信號處理課件

雷達偵察信號處理1雷達偵察信號處理1

雷達偵察系統(tǒng)是一種利用無源接收和信號處理技術(shù)，對雷達輻射源信號環(huán)境進行檢測和識別、對雷達信號和工作參數(shù)進行測量和分析，從中得到有用信息的設備。

2雷達偵察系統(tǒng)是一種利用無源接收和信號處理技術(shù)，對雷信號處理流程（1）典型的射頻信號檢測和測量電路輸出是對每一個射頻脈沖以指定長度(定長)、指定格式(定格)、指定位含義(定位)的數(shù)字形式的信號參數(shù)描述字，通常稱為脈沖描述字（PDW）。（2）由信號處理設備根據(jù)不同的雷達和雷達信號特征，對輸入的實時PDW信號流進行輻射源分選、參數(shù)估計、輻射源識別、威脅程度判別和作戰(zhàn)態(tài)勢判別等。3信號處理流程（1）典型的射頻信號檢測和測量電路輸出是對每一個雷達偵察系統(tǒng)前端輸出的{PDWi}∞i=0的具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式取決于偵察系統(tǒng)前端的組成和性能。在典型的偵察系統(tǒng)4雷達偵察系統(tǒng)前端輸出的{PDWi}∞i=0的具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)典型雷達信號調(diào)制形式5典型雷達信號調(diào)制形式5信號處理設備的主要技術(shù)要求可分選、識別的雷達輻射源類型和可信度可測量和估計的輻射源參數(shù)、參數(shù)范圍和估計精度信號處理的時間可處理的輸入信號流密度6信號處理設備的主要技術(shù)要求可分選、識別的雷達輻射源類型和可信信號處理的基本流程（1）7信號處理的基本流程（1）7信號分選的基本流程（軟件）8信號分選的基本流程（軟件）8

三參數(shù)的空間分辨:9三參數(shù)的空間分辨:9（1）已知輻射源的分離與扣除已知輻射源扣除是將已知輻射源從脈沖流中扣除，以達到稀釋脈沖流的目的10（1）已知輻射源的分離與扣除已知輻射源扣除是將已知輻射源從脈（2）到達角（DOA）分選到達角的分選采用C-均值算法PW和RF分選過程與DOA分選相似11（2）到達角（DOA）分選到達角的分選采用C-均值算法11（3）脈沖重復間隔（PRI）分選

脈沖重頻分選可以分為兩部分，脈沖重復間隔的確定以及重頻確定后的分選（序列檢索）。

從任一PDWi,j起，如能其后出現(xiàn)N個連續(xù)的周期都能與某雷達信號的tPRI特征相符合，則此PDWi,j便被作為該雷達的一個分選脈沖；如果在T時間內(nèi)的分選脈沖數(shù)多于檢測門限V，便判為該雷達存在，否則為不存在?！獎討B(tài)關(guān)聯(lián)法12（3）脈沖重復間隔（PRI）分選12動態(tài)關(guān)聯(lián)法優(yōu)點：1、能在很大程度上消除虛假脈沖2、運算量不大缺點：1、僅適用于PRI恒定或PRI抖動很小的雷達信號2、對線性調(diào)頻、頻率捷變等雷達的分選過于依賴DOA、PW等參數(shù)

13動態(tài)關(guān)聯(lián)法13相關(guān)函數(shù)PRI鑒別法

相關(guān)函數(shù)法PRI鑒別技術(shù)的實質(zhì)是計算延遲后的重合脈沖數(shù)，再根據(jù)計算結(jié)果以脈沖數(shù)最多的基波來確定其PRI。14相關(guān)函數(shù)PRI鑒別法14圖4―12幾種典型tPRI工作樣式的脈沖波形15圖4―12幾種典型tPRI工作樣式的脈沖波形15雷達信號時域參數(shù)的測量tTOA的測量τPW的測量AP的測量16雷達信號時域參數(shù)的測量tTOA的測量16tTOA的測量17tTOA的測量17Δt為時間計數(shù)器的計數(shù)脈沖周期，T=Δt·2N為時間計數(shù)器的最大無模糊計數(shù)范圍時間計數(shù)器位數(shù)有限,為防止長脈沖重復周期的雷達信號產(chǎn)生周期測量模糊,應保證:

T>Trmax(4―5)

Trmax為雷達偵察系統(tǒng)最大無模糊可測的雷達脈沖重復周期。

減小Δt可降低量化誤差,提高時間分辨力，但對于相同的T，減小Δt意味著提高計數(shù)器級數(shù)N，加大tTOA測量的字長，增加信號處理時數(shù)據(jù)存儲和計算的負擔。18Δt為時間計數(shù)器的計數(shù)脈沖周期，T=Δt·2N為時間計數(shù)器的

sv(t)信號脈沖前沿的陡峭程度也將影響tTOA測量的準確性，而脈沖前沿既取決于輸入信號si(t)本身，也取決于偵察接收機的信道帶寬Bv。通常在脈沖時域參數(shù)測量電路中,按照偵察系統(tǒng)的最小可檢測脈寬來設置Bv:19sv(t)信號脈沖前沿的陡峭程度也將影響tTOA測量的準確為克服信號時域重合對tTOA檢測和測量的影響，盡量將tTOA檢測與測量電路放在方位、頻率濾波處理之后，可充分利用設備在方位、頻率上同時測量能力，降低si(t)在時域參數(shù)測量時的信號重合概率。20為克服信號時域重合對tTOA檢測和測量的影響，盡量將如果在輸入信號si(t)中同時存在兩個信號si1(t)、si2(t),則由于信號的交調(diào)，將使合成信號si(t)的包絡呈現(xiàn)較復雜的起伏。|si(t)|={|si1|2+|si2|2+2|si2|cos［(ω1-ω2)t+φ1-φ2］}1/2

圖4―5si(t)中同時存在兩個信號時的包絡

(a)合成矢量；(b)合成波形21如果在輸入信號si(t)中同時存在兩個信號si1(t)、τPW的測量門限檢測啟動前,脈寬計數(shù)器的初值為零,門限檢測信號①啟動脈寬計數(shù)器對時鐘②計數(shù),當sv(t)低于門限UT時,信號①使計數(shù)器停止計數(shù)，①的后沿使讀出脈沖觸發(fā)器產(chǎn)生鎖存信號③,將脈寬計數(shù)值存入τPW參數(shù)鎖存器,③的后沿微分信號④使脈寬計數(shù)器重新清零,以便進行下一脈沖的脈寬測量。22τPW的測量門限檢測啟動前,脈寬計數(shù)器的初值為零,門限檢測AP的測量門限檢測①前沿遲延τ后用作采樣－保持和A/D變換器的啟動信號②,A/D變換器經(jīng)過時間tc變換,發(fā)讀出允許信號③,其前沿微分脈沖④將A/D變換數(shù)據(jù)存入AP參數(shù)鎖存器。

遲延τ是為了使A/D變換的采樣時刻更接近于輸入信號脈沖的頂部。23AP的測量23雷達偵察信號處理24雷達偵察信號處理1

雷達偵察系統(tǒng)是一種利用無源接收和信號處理技術(shù)，對雷達輻射源信號環(huán)境進行檢測和識別、對雷達信號和工作參數(shù)進行測量和分析，從中得到有用信息的設備。

25雷達偵察系統(tǒng)是一種利用無源接收和信號處理技術(shù)，對雷信號處理流程（1）典型的射頻信號檢測和測量電路輸出是對每一個射頻脈沖以指定長度(定長)、指定格式(定格)、指定位含義(定位)的數(shù)字形式的信號參數(shù)描述字，通常稱為脈沖描述字（PDW）。（2）由信號處理設備根據(jù)不同的雷達和雷達信號特征，對輸入的實時PDW信號流進行輻射源分選、參數(shù)估計、輻射源識別、威脅程度判別和作戰(zhàn)態(tài)勢判別等。26信號處理流程（1）典型的射頻信號檢測和測量電路輸出是對每一個雷達偵察系統(tǒng)前端輸出的{PDWi}∞i=0的具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式取決于偵察系統(tǒng)前端的組成和性能。在典型的偵察系統(tǒng)27雷達偵察系統(tǒng)前端輸出的{PDWi}∞i=0的具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)典型雷達信號調(diào)制形式28典型雷達信號調(diào)制形式5信號處理設備的主要技術(shù)要求可分選、識別的雷達輻射源類型和可信度可測量和估計的輻射源參數(shù)、參數(shù)范圍和估計精度信號處理的時間可處理的輸入信號流密度29信號處理設備的主要技術(shù)要求可分選、識別的雷達輻射源類型和可信信號處理的基本流程（1）30信號處理的基本流程（1）7信號分選的基本流程（軟件）31信號分選的基本流程（軟件）8

三參數(shù)的空間分辨:32三參數(shù)的空間分辨:9（1）已知輻射源的分離與扣除已知輻射源扣除是將已知輻射源從脈沖流中扣除，以達到稀釋脈沖流的目的33（1）已知輻射源的分離與扣除已知輻射源扣除是將已知輻射源從脈（2）到達角（DOA）分選到達角的分選采用C-均值算法PW和RF分選過程與DOA分選相似34（2）到達角（DOA）分選到達角的分選采用C-均值算法11（3）脈沖重復間隔（PRI）分選

脈沖重頻分選可以分為兩部分，脈沖重復間隔的確定以及重頻確定后的分選（序列檢索）。

從任一PDWi,j起，如能其后出現(xiàn)N個連續(xù)的周期都能與某雷達信號的tPRI特征相符合，則此PDWi,j便被作為該雷達的一個分選脈沖；如果在T時間內(nèi)的分選脈沖數(shù)多于檢測門限V，便判為該雷達存在，否則為不存在?！獎討B(tài)關(guān)聯(lián)法35（3）脈沖重復間隔（PRI）分選12動態(tài)關(guān)聯(lián)法優(yōu)點：1、能在很大程度上消除虛假脈沖2、運算量不大缺點：1、僅適用于PRI恒定或PRI抖動很小的雷達信號2、對線性調(diào)頻、頻率捷變等雷達的分選過于依賴DOA、PW等參數(shù)

36動態(tài)關(guān)聯(lián)法13相關(guān)函數(shù)PRI鑒別法

相關(guān)函數(shù)法PRI鑒別技術(shù)的實質(zhì)是計算延遲后的重合脈沖數(shù)，再根據(jù)計算結(jié)果以脈沖數(shù)最多的基波來確定其PRI。37相關(guān)函數(shù)PRI鑒別法14圖4―12幾種典型tPRI工作樣式的脈沖波形38圖4―12幾種典型tPRI工作樣式的脈沖波形15雷達信號時域參數(shù)的測量tTOA的測量τPW的測量AP的測量39雷達信號時域參數(shù)的測量tTOA的測量16tTOA的測量40tTOA的測量17Δt為時間計數(shù)器的計數(shù)脈沖周期，T=Δt·2N為時間計數(shù)器的最大無模糊計數(shù)范圍時間計數(shù)器位數(shù)有限,為防止長脈沖重復周期的雷達信號產(chǎn)生周期測量模糊,應保證:

T>Trmax(4―5)

Trmax為雷達偵察系統(tǒng)最大無模糊可測的雷達脈沖重復周期。

減小Δt可降低量化誤差,提高時間分辨力，但對于相同的T，減小Δt意味著提高計數(shù)器級數(shù)N，加大tTOA測量的字長，增加信號處理時數(shù)據(jù)存儲和計算的負擔。41Δt為時間計數(shù)器的計數(shù)脈沖周期，T=Δt·2N為時間計數(shù)器的

sv(t)信號脈沖前沿的陡峭程度也將影響tTOA測量的準確性，而脈沖前沿既取決于輸入信號si(t)本身，也取決于偵察接收機的信道帶寬Bv。通常在脈沖時域參數(shù)測量電路中,按照偵察系統(tǒng)的最小可檢測脈寬來設置Bv:42sv(t)信號脈沖前沿的陡峭程度也將影響tTOA測量的準確為克服信號時域重合對tTOA檢測和測量的影響，盡量將tTOA檢測與測量電路放在方位、頻率濾波處理之后，可充分利用設備在方位、頻率上同時測量能力，降低si(t)在時域參數(shù)測量時的信號重合概率。43為克服信號時域重合對tTOA檢測和測量的影響，盡量將如果在輸入信號si(t)中同時存在兩個信號si1(t)、si2(t),則由于信號的交調(diào)，將使合成信號si(t)的包絡呈現(xiàn)較復雜的起伏。|si(t)|={|si1|2+|si2|2+2|si2|cos［(ω1-ω2)t+φ1-φ2］}1/2

圖4―5si(t)中同時存在兩個信號時的包絡

(a)合成矢量；(b)合成波形44如果在輸入信號si(t)中同時存在兩個信號si1(t)、τPW的測量門限檢測啟動前,脈寬計數(shù)器的初值為零,門限檢測信號①啟動脈寬計數(shù)器對時鐘②計數(shù),當sv(t)低于門限UT時,信號①使計數(shù)器停止計數(shù)，①的后沿使讀出脈