本发明专利技术属于外辐射源雷达领域，涉及一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统与探测方法，包括依次连接的接收天线、包含信号模拟接收组件的模拟机箱、包含信号采集处理组件的CPCI机箱、包含信号存储组件的至少一个盘阵机箱、交换机以及进行信号处理的信号处理机。系统所利用的多调频广播照射源具有多频多站多极化的特性；接收天线采用多种极化方式；模拟接收采用射频直接采样结构；数据采集采用射频带通采样和数字下变频方案；数据存储采用高速磁盘阵列；信号处理机完成杂波抑制、互模糊函数、峰值检测、恒虚警检测、定位跟踪和数据融合等运算，最后输出目标距离、速度和方位信息。本发明专利技术具有无电磁污染、反隐身、探测稳定性高和跟踪连续性强的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及外辐射源雷达领域，尤其涉及一种利用多调频广播照射源探测目标的 系统与信号处理方法。
技术介绍
外辐射源雷达(又称无源雷达）是一种利用第三方发射的电磁信号探测目标的双 /多基地雷达系统，该体制雷达本身并不发射能量，而是被动地接收目标反射的非协同式辐 射源的电磁信号，对目标进行定位和跟踪。常用的商业照射源有模拟广播（FM)、数字广播 (数字调幅广播DRM、数字音频广播DAB、数字电视广播DVB-T、中国移动多媒体广播CMMB和 数字电视地面广播DTMB)、无线网络WIFI、GPS导航卫星等。其中，调频广播外辐射源雷达 因绿色环保、覆盖范围大和反隐身能力强等优点受到国内外研究机构的广泛关注，近年来 发展迅猛，典型的商业系统有美国的沉默的哨兵和法国的HA100。 但目前调频广播外辐射源雷达多基于单频单站单极化模式工作：接收直达波信号 的参考信号只含有一个调频电台，接收目标回波信号的监测信号只有一种极化方式。这种 工作模式仍然面临许多问题： 1.其波形受广播内容影响，雷达稳定性较差 调频信号本质是通过调制信号幅度来控制载波信号频偏使调制后的载波频率与调制 信号成线性关系。调制信号幅度越小载波信号频偏越小，即载波信号有效带宽越小，雷达距 离分辨率越差，信号越不适合用于目标探测。广播信号内容由语音、音乐和静音段构成，调 制信号幅度变化明显，导致广播信号有效带宽时刻变化，雷达工作稳定性较差。 2.信号带宽较小，雷达距离分辨率不足 立体声调频广播标准规定，调频信号100%调制时频偏为±75kHz，此时信号占用频带 宽度为150kHz。实际上，调频信号很少工作在满调制状态，信号有效带宽远远小于150kHz。 而数字广播信号带宽一般在MHz量级，远远大于调频信号带宽。与数字信号相比，调频信号 距尚分辨率较低。 然而，调频广播具有多频、多站、多极化的天然优势，这不仅为解决上述问题提供 了有利条件，而且为调频广播外辐射源雷达提供了广阔发展空间。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种利用多调频广播照射源探测目标的系统 与信号处理方法。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是： 一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，包括依次连接的接收天线，包含 信号模拟接收组件的模拟机箱，包含信号采集处理组件的CPCI机箱，包含信号存储组 件的至少一个盘阵机箱，交换机以及进行信号处理的信号处理机。 所述接收天线包括分别由垂直极化天线和水平极化天线组成的参考天线和监测 天线；参考天线接收垂直极化电台和水平极化电台的参考信号，监测天线接收监测信号。 所述信号模拟接收组件包括与所述接收天线连接的多通道模拟接收前端以及 一个超1?稳低相噪晶振。 所述信号采集处理组件包括一个分别与上述多通道模拟接收前端、超高稳低 相噪晶振连接的多通道数据采集板卡，分别与所述多通道数据采集板卡连接的光纤 接口信号处理板卡、CPCI主机板卡；所述CPCI主机板卡通过上述交换机与信号处理机连 接。 所述盘阵机箱包括与上述光纤接口信号处理板卡连接的PCI-E光纤接口卡 以及与PCI-E光纤接口卡连接的磁盘阵列；所述磁盘阵列通过上述交换机与信号处 理机连接。 一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统的探测方法，包含以下步骤， 步骤1，由多通道模拟接收前端通过天线接收调频信号，并进行放大滤波； 步骤2,超高稳低相噪晶振输出固定频率时钟，为多通道数据采集板卡提供采样时钟； 多通道数据采集板卡接收完成步骤1的信号，并对其进行射频采样、数字下变频处理后变 为多通道基带I/Q信号；并将该多通道基带I/Q信号依次通过光纤接口信号处理板卡、 PCI-E光纤接口卡、磁盘阵列以及交换机传输给信号处理机进行信号处理； 步骤3,信号处理机对步骤2中的多通道基带I/Q信号进行选台处理，筛选出携带单频 单站单极化信息的参考信号和监测信号； 步骤4,信号处理机对步骤3中完成选台操作后的监测信号进行杂波抑制； 步骤5,信号处理机计算步骤4中监测信号和步骤3中参考信号的互模糊函数得到距离 多普勒谱； 步骤6,信号处理机对步骤5中的距离多普勒谱进行峰值检测，并对距离多普勒谱中的 所有峰值进行恒虚警检测，去除虚假目标得到需要跟踪的目标； 步骤7,信号处理机对步骤6中的目标进行定位跟踪； 步骤8,重复步骤3-7,直至信号处理机得到所有频率、极化、站位条件下的目标信息； 步骤9，信号处理机对步骤8中的所有目标信息进行融合，输出目标信息。 所述步骤2中经过数字下变频处理后的多通道基带I/Q信号为宽带信号，有效带 宽内包含多个FM广播电台信号。 所述方法利用多调频广播照射源探测目标；所利用的多调频广播照射源自身具有 多频多站多极化的性质。 本专利技术与现有基于调频广播的外辐射源雷达相比，具有如下优点：1、充分利用多 个调频广播照射源资源，使系统工作稳定性增强；2、通过不同频率、不同极化、不同照射角 下的目标回波信号融合处理，提高目标检测性能及雷达反隐身能力；3、多站协同定位，提高 目标定位精度。 【附图说明】 图1是本专利技术的结构原理示意图。 图2是本专利技术模拟接收前端实施方案的结构原理示意图。 图3是本专利技术多通道数据采集板卡实施方案的结构原理示意图。 图4是本专利技术光纤接口信号处理板卡实施方案的结构原理示意图。 图5是本专利技术方法实施方案的流程图。 图6是本专利技术实施例中射频采样后的宽带基带信号频谱。 图7是本专利技术方法选台实现实施方案的流程图。 图8是本专利技术实施例中选台后的单台基带信号频谱。 图9是本专利技术实施例杂波抑制后双基地距离多普勒谱。 图10是本专利技术实施例双频数据融合后的目标点迹图。 图11是本专利技术实施例多极化数据融合后的目标点迹图。 【具体实施方式】 本专利技术的系统如图1所示，包括接收天线、模拟机箱、CPCI机箱、盘阵机箱、交换 机、信号处理机。 本实施例中，接收天线由4根八木天线组成：2根监测天线2根参考天线。2根监 测天线分别采用垂直极化和水平极化方式架设，指向同一监测方向。参考天线1采用垂直 极化方式架设，指向垂直极化信号发射台；参考天线2采用水平极化方式架设，指向水平极 化信号发射台 本实施例中，模拟机箱包括多通道模拟接收前端和超高稳低相噪晶振，其中超高稳低 相噪晶振输出80MHz时钟，为多通道数据采集板卡提供采样时钟。 图2是模拟接收前端的一种实施方案。该模拟前端采用射频直接采样结构，天线 接收的原始信号经放大滤波后输出88-108MHZ的射频信号。 本实施例中，CPCI机箱包括3块多通道数据采集板卡、1块光纤接口信号处理板 卡和1块CPCI主机板卡。其中CPCI主机板卡通过CPCI总线控制多通道数据采集板卡 启动或停止采样。 图3是多通道数据采集板卡的一种实施方案。其中FPGA内部数字下变频DDC模 块包括数控振荡器NC0、乘法器、FIR抽取滤波器，其均由Altera公司提供的IP核完成；上 述NC0输出20MHz的正弦和余弦信号，将中频信号混到基带；上述FIR抽取滤波器采用两 级FIR抽取滤波，第一级通带截止频率为4MHz，阻带截止频本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：包括依次连接的接收天线，包含信号模拟接收组件的模拟机箱，包含信号采集处理组件的CPCI机箱，包含信号存储组件的至少一个盘阵机箱，交换机以及进行信号处理的信号处理机。
【技术特征摘要】
1. 一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：包括依次连接的接收天 线，包含信号模拟接收组件的模拟机箱，包含信号采集处理组件的CPCI机箱，包含信号存 储组件的至少一个盘阵机箱，交换机以及进行信号处理的信号处理机。2. 根据权利要求1所述的一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：所 述接收天线包括分别由垂直极化天线和水平极化天线组成的参考天线和监测天线；参考天 线接收垂直极化电台和水平极化电台的参考信号，监测天线接收监测信号。3. 根据权利要求1所述的一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：所 述信号模拟接收组件包括与所述接收天线连接的多通道模拟接收前端以及一个超高稳低 相噪晶振。4. 根据权利要求3所述的一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：所 述信号采集处理组件包括一个分别与上述多通道模拟接收前端、超高稳低相噪晶振连接 的多通道数据采集板卡，分别与所述多通道数据采集板卡连接的光纤接口信号处理板卡、 CPCI主机板卡；所述CPCI主机板卡通过上述交换机与信号处理机连接。5. 根据权利要求4所述的一种基于多调频广播的外辐射源雷达系统，其特征在于：所 述盘阵机箱包括与上述光纤接口信号处理板卡连接的PCI-E光纤接口卡以及与PCI-E光 纤接口卡连接的磁盘阵列；所述磁盘阵列通过上述交换机与信号处理机连接。6. -种基于多调频广播的外辐射源雷达系统的信号处理方法，其特征在于：包含以下 步骤， 步骤1，由多通道模拟接收前端通过天线接收调频信号，并进行放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：万显荣，傅，龚子平，陈伟，张勋，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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