电子对抗原理8外辐射源雷达信号处理

外辐射源雷达信号处置外辐射源雷达配置表示图一、外辐射源雷达系统构造及关键技术二、基于模拟电视信号外辐射源雷达信号处置三、基于数字电视信号外辐射源雷达信号处置外辐射源雷达构造及信号处置一、外辐射源雷达系统构造及关键技术〔一〕相关根本概念〔二〕关键技术1、视距内配置和超视距配置RTRRL电视发射塔目的回波接纳天线直达波接纳天线思索绕射后直视间隔：〔一〕相关根本概念一、外辐射源雷达系统构造及关键技术2、直达波和目的回波信号模型直达波接纳通道信号：辐射源直接照射到接纳站信号，可作为参考信号，能够有多径成分目的回波接纳通道信号：包含直达波干扰和目的反射的信号〔一〕相关根本概念一、外辐射源雷达系统构造及关键技术电视台或调频广播台在方位上普通是360º均匀照射，接纳波束可以采用单波束或同时多波束与发射波束配合。1、“三大同步〞〔1〕空间同步保证收、发波束同时指向同一区域。〔二〕关键技术一、外辐射源雷达系统构造及关键技术〔2〕时间同步对直达波和回波进展相关处置，分析目的回波与直达波的到达时延。采用高稳本振，剩余的频率差经过相关处置去掉，不影响目的多普勒频率的丈量〔3〕频率同步一、外辐射源雷达系统构造及关键技术1、“三大同步〞〔二〕关键技术2、直达波抑制与获取空域滤波、通道平衡等〔2〕参考信号提取〔1〕直达波抑制从接纳站配置、空域滤波、射频对消、视频对消等方面采取措施。〔二〕关键技术一、外辐射源雷达系统构造及关键技术3、微弱目的回波检测〔2〕长时间相参积累〔CAF〕提高信噪比。〔1〕大动态范围接纳机，关键是AD信噪比要高。〔二〕关键技术一、外辐射源雷达系统构造及关键技术二、基于模拟电视信号的处置实例〔一〕模拟电视信号特点〔二〕信号处置流程〔三〕关键技术研讨〔四〕实时处置效果1、电视伴音信号带宽窄〔有效带宽小于100kHz〕，分辨率差，测距无模糊；2、电视图像信号带宽宽，但存在64微秒行周期引起的间隔模糊。二、基于模拟电视信号的处置实例〔一〕模拟电视信号特点电视图像及伴音信号中频信号1、电视伴音信号二、基于模拟电视信号的处置实例〔一〕模拟电视信号特点带宽窄，带宽时变，不存在测距模糊二、基于模拟电视信号的处置实例1、电视伴音信号〔一〕模拟电视信号特点自相关函数存在周期性峰值，峰间距64微秒，峰值间高度相差不多，且基底电平很高。2、电视图像信号二、基于模拟电视信号的处置实例〔一〕模拟电视信号特点二、基于模拟电视信号的处置实例〔二〕信号处置流程1、直达波抑制2、互模糊函数〔CAF〕二、基于模拟电视信号的处置实例〔三〕关键技术研讨1.1空域滤波自顺应波束置零，如SMI算法先DOA估计，然后波束置零1.2时域对消LMS、NLMS算法维纳算法二、基于模拟电视信号的处置实例〔三〕关键技术研讨1、直达波抑制矩阵求逆〔SMI〕算法式中，为无干扰时导向矢量，为天线阵列相关矩阵阵列天线各单元加权矢量为〔三〕关键技术研讨1、直达波抑制1.1空域滤波二、基于模拟电视信号的处置实例矩阵求逆〔SMI〕算法

构成宽零陷〔三〕关键技术研讨1、直达波抑制1.1空域滤波未运用SMI算法运用SMI算法，可空域滤波二、基于模拟电视信号的处置实例〔三〕关键技术研讨直达波通道、目的接纳通道接纳信号表示如下：对消输出信号用矢量表示如下：1、直达波抑制1.2自顺应对消二、基于模拟电视信号的处置实例〔三〕关键技术研讨二、基于模拟电视信号的处置实例〔1〕NLMS式中，是一个很小的正数，主要是为了防止输入信号能量过小时除法运算溢出，而特别引入的；为步长因子。〔三〕关键技术研讨1.2自顺应对消1、直达波抑制对消输出：权值迭代：二、基于模拟电视信号的处置实例RLMS对消收敛过程〔三〕关键技术研讨1、直达波抑制1.2自顺应对消二、基于模拟电视信号的处置实例〔2〕维纳算法直达波信号的自相关矩阵为，该矩阵有噪声的影响：〔三〕关键技术研讨1、直达波抑制直达波信号与目的接纳通道信号的相互关向量为：那么对消系数为：维纳解1.2自顺应对消二、基于模拟电视信号的处置实例电视信号模糊函数〔AF〕电视信号互模糊函数〔CAF〕2、互模糊函数〔三〕关键技术研讨时延频移二、基于模拟电视信号的处置实例电视伴音信号模糊函数电视伴音信号的模糊函数比较理想，比较适宜作为雷达辐射源电视伴音信号互模糊函数〔三〕关键技术研讨2、互模糊函数二、基于模拟电视信号的处置实例CAF三维显示图CAF投影图〔三〕关键技术研讨2、互模糊函数二、基于模拟电视信号的处置实例1、信号处置流程2、对消处置结果3、互模糊函数4、恒虚警检测〔四〕实时处置效果信息上报二、基于模拟电视信号的处置实例对消后FFT对消前FFT〔四〕实时处置效果2、对消处置结果二、基于模拟电视信号的处置实例对消前后二维相关图〔相关处置时间1.6s〕3、互模糊函数〔四〕实时处置效果二、基于模拟电视信号的处置实例〔四〕实时处置效果二、基于模拟电视信号的处置实例CFAR结果凝聚后的点迹4、恒虚警检测二、基于模拟电视信号的处置实例〔四〕实时处置效果2007年在辽阳实验，雷达P型显示器显示北京航线飞机点迹。2架飞机二、基于模拟电视信号的处置实例〔四〕实时处置效果〔一〕数字电视信号特点〔二〕信号处置流程〔三〕关键技术研讨〔四〕硬件支持平台〔五〕实时处置效果〔六〕低慢小探测三、基于数字电视信号的处置实例全向辐射；延续波；数字电视信号带宽宽：比调频广播高2个数量级，自顺应对消滤波器阶数高约1个数量级，运算量添加400～500倍。数字电视/调频广播频谱图程度方向信号辐射图〔一〕数字电视信号特点三、基于数字电视信号的处置实例信号处置流程表示图〔二〕信号处置流程三、基于数字电视信号的处置实例1、天线阵2、DBF3、宽带信号自顺应对消4、宽带信号CAF〔三〕关键技术研讨三、基于数字电视信号的处置实例研制了DBF天线阵、多通道接纳机和信号处置机等设备。16单元天线阵24通道接纳机1、天线阵〔三〕关键技术研讨8单元天线阵三、基于数字电视信号的处置实例16单元天线阵3个波束的方向图2、DBF〔三〕关键技术研讨三、基于数字电视信号的处置实例难点：运算量宏大数字电视信号带宽比调频广播高2个数量级，自顺应对消滤波器阶数高约1个数量级，运算量添加400～500倍。处理方法采用快速对消算法，当对消阶数为2000左右时，运算量比传统算法减小60倍以上!效果传统算法运用DSP需求几百片，采用快速对消算法运用一片FPGA就能实现多个波束的对消。3、宽带信号自顺应对消〔三〕关键技术研讨三、基于数字电视信号的处置实例信号处置面临的困难处理措施干扰强、杂波长、运算量大分数延时影响严重分数延时表示图长杂波表示图分布式对消构造多阶内插法〔三〕关键技术研讨宽带强直达波干扰抑制3、宽带信号自顺应对消三、基于数字电视信号的处置实例采用快速快速对消算法，当对消阶数为2000左右时，运算量比NLMS算法减小40倍以上；传统算法运用DSP需求几百片，采用快速对消算法运用一片FPGA就能实现多个波束的对消。运算量对比〔三〕关键技术研讨宽带强直达波干扰抑制3、宽带信号自顺应对消三、基于数字电视信号的处置实例对消前对消后数字电视外辐射源雷达直达波干扰抑制效果〔三〕关键技术研讨3、宽带信号自顺应对消宽带强直达波干扰抑制三、基于数字电视信号的处置实例微弱目的回波检测难点〔1〕运算量宏大〔2〕副峰干扰严重〔3〕间隔和多普勒徙动明显处理措施〔1〕CAF快速算法，并用大规模FPGA实现〔2〕副峰抑制方法〔3〕徙动补偿算法〔三〕关键技术研讨4、宽带信号CAF？三、基于数字电视信号的处置实例CAF快速算法FPGA实现框图〔1〕快速算法〔三〕关键技术研讨4、宽带信号CAF三、基于数字电视信号的处置实例数字电视信号特有的信号帧构造，当作为外辐射源雷达照射源时，其模糊函数存在较多副峰，副峰能够引起虚警，为防止副峰干扰引起的虚警，需求采取有效措施抑制副峰干扰。〔2〕副峰抑制〔三〕关键技术研讨4、宽带信号CAF单载波方式的数字电视信号帧构造三、基于数字电视信号的处置实例数字电视信号模糊函数副峰抑制后数字电视信号模糊函数〔三〕关键技术研讨宽带信号CAF：副峰抑制三、基于数字电视信号的处置实例〔3〕徙动补偿

〔三〕关键技术研讨基于包络插值和分数阶傅里叶变换的相参积累算法4、宽带信号CAF三、基于数字电视信号的处置实例目的仿真参数：速度1000m/s；加速度-10m/s2；积累时间0.4s。宽带信号CAF：徙动补偿〔三〕关键技术研讨目的三、基于数字电视信号的处置实例系统构造表示图〔四〕硬件支持平台三、基于数字电视信号的处置实例〔四〕硬件支持平台三、基于数字电视信号的处置实例〔四〕硬件支持平台三、基于数字电视信号的处置实例〔四〕硬件支持平台三、基于数字电视信号的处置实例辐射源：中央电视塔，33频道，3kW；实验场地：北京理工大学良乡校区图书馆楼顶；基线间隔：24km；数字电视信号基带带宽：7.56MHz；回波接纳天线增益：约20dB；实时实现：自顺应对消、CAF、CFAR和目的凝聚处置；〔五〕实时处置情况国内首先实现了基于数字电视辐射源的实时处置于2021年1月23日实时探测到约85Km处民航机；目前探测间隔超越200km三、基于数字电视信号的处置实例北京地域数字电视发射塔位置分布图〔五〕实时处置情况理工大学良乡校区图书馆楼顶三、基于数字电视信号的处置实例回波信号对消后回波信号〔对消增益32dB〕实时处置B显截图CAF〔五〕实时处置情况三、基于数字电视信号的处置实例实时处置B显图2，目的飞远，间隔约100km横轴为时延单元数，纵轴为多普勒单元