应答信号的多路径抗干扰处理方法技术

本发明专利技术公开一种应答信号的多路径抗干扰处理方法，主要解决现有技术采用滤波器附加了相位，剥离的直达路径信号与本地信号的相关性低及抗多径效能低的问题。其实现方案是：将雷达接收的应答信号分两路，一路采用希尔伯特变换及反相，把接收的信号从正弦信号变换为余弦信号，另一路对接收信号延得到同相正弦信号；采用乘法、加减法器对称式结构，将该两路信号与本地信号根据三角函数公式得到两角之差的正弦波、两角之差的余弦波和两角之和的正弦波信号；通过对两角之和的正弦波与本地正弦波求相关获得相关峰；对相关峰进行分离，剥离出直达路径。本发明专利技术剥离的直达路径信号与本地信号相关性优良，抗多径效能理想，可用于对多径效应引起的目标角度闪烁处理。应引起的目标角度闪烁处理。应引起的目标角度闪烁处理。

【技术实现步骤摘要】
应答信号的多路径抗干扰处理方法


[0001]本专利技术属于雷达探测
，特别涉及一种多路径抗干扰处理方法，可用于对多径效应引起的目标角度闪烁处理。

技术介绍

[0002]雷达和应答机构成询问应答式二次雷达系统，应答机装在飞机，雷达位于地面。雷达向应答机周期性发射询问信号，应答机接收询问信号，对其进行判断和处理，产生应答信号并向雷达回复应答信号，雷达根据应答信号的到达时间和内容，测量飞机相对于雷达的距离、方位和俯仰角度三维数据。
[0003]当目标飞机处在降落阶段，从低空逐渐降落直至地面，应答机辐射的应答信号电磁波不仅直接到达雷达，还会照射在地面，再经地面反射或散射后到达雷达，每个周期的应答信号经过多条路径到达接收端的雷达，每条路径的应答信号的相位不同，该现象称作“多径效应”。当雷达工作在单脉冲测角方式，则可用“俯仰角差波束”信号除以“和波束”信号得到归一化误差信号，跟据该误差信号可计算出目标的俯仰角度。因受到多径效应影响，雷达接收的信号衰减、波形层叠，使得雷达在信号处理时，“俯仰角差波束”信号抖动，“和波束”信号抖动，导致归一化误差信号和测量目标的俯仰角度均发生抖动，最终造成了天线抖动甚至丢失目标，使得测角出现角闪烁现象，导致目标的俯仰角度计算出现偏差。
[0004]现有的抗多路径干扰处理方法通常为分离多径技术，采用窄带滤波器、带通滤波器、乘法加法器、积分器等硬件，将接收到的多条路径信号分离成相互独立的信号路径，与本地信号求相关从全部路径里选出最先到达的信号路径即直达路径。采用伪随机码信号形式，例如m序列码，码元宽度等于Δ，同一伪随机码不同时延之间不相关，用m序列码的一个周期M(t)对正弦载波信号sinx进行调制，形成应答信号M(t)sinx发射，雷达接收到多条路径的信号，其中直达路径信号为M(t)sinx0。设相邻路径的延迟时间差相等，均等于Δ，即雷达接收到的第K条路径信号为M(t
‑
KΔ)sinx
K
。
[0005]根据三角函数积化和差公式，雷达将自身产生的本地信号M(t)sinθ与接收到的直达路径信号M(t)sinx0相乘，取两相位θ、x0之差(θ
‑
x0)，窄带滤波后得到第一中间变量将第一中间变量与直达路径信号M(t)sinx0相乘，取两相位(θ
‑
x0)与x0之和(θ
‑
x0+x0)，对其带通滤波后得到第二中间变量将第二中间变量与本地信号M(t)sinθ求相关，二者的相关性最大，得到相关峰，直达路径信号被分离出来，后续的测角操作只针对直达路径信号，取得了抗其他多条路径干扰的结果。
[0006]滤波器的通带越窄或越陡峭其实现的代价越大，其通带达不到理想的矩形，处于通带内的杂散分量与期望信号同时通过了滤波器，使得期望信号的幅度降低从而降低了接收信号的信噪比。信号经过滤波器之后，附加了相位β，第一中间变量的相位的理论值为(θ
‑
x0)，但经过窄带滤波器后，第一中间变量的实际值变为
其相位变为(θ
‑
x0+β)，第二中间变量的实际值变为
[0007]在分离多径技术中，通过对多条路径信号分别进行处理，将得到的第二中间变量与本地信号求相关，得到相关峰。直达路径的第二中间变量与本地信号的相关性最大，因此每个周期里直达路径最先得到相关峰。在每个周期中，输出第1个相关峰后，屏蔽本周期后续相关峰的输出，如此分离多条路径、剥离出直达路径。
[0008]由于在直达路径信号经过处理之后附加了相位β，使得第二中间变量的实际值变为此时将第二中间变量与本地信号M(t)sinθ求相关，将导致二者的相关性降低，致使相关峰的时间展宽且幅度降低，影响了雷达的测距精度和测角精度，降低了抗多径的效能。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种应答信号的多路径抗干扰处理方法，以提高抗多路径干扰效能，同时改善了接收信号的信噪比。
[0010]本专利技术的技术思路是：将雷达接收信号分两路，一路采用希尔伯特变换及反相，把接收的信号从正弦信号变换为余弦信号；另一路对接收信号延时间，得到同相正弦信号。采用乘法、加减法器对称式结构，两路并行运算；根据三角函数公式先计算得到两角之差的正弦波及余弦波再计算得到两角之和的正弦波，通过对两角之和的正弦波与本地正弦波求相关获得相关峰，即从多条路径信号里剥离直达路径信号。其实现步骤包括如下：
[0011](1)采用m序列码的一个周期作为应答信号里的伪随机码，用该伪随机码对正弦载波进行调制，形成调制信号S(t)＝M(t)sinx，式中，M(t)是取值
±
1的m序列码，t是时间，x是载波信号的相位，x＝ωt，ω是正弦载波信号的角频率；
[0012](2)应答信号进行多路传输，雷达接收经过多条路径传输的应答信号，得到路径信号为式中，K是包括0的正整数，代表了多条路径其一，K＝0时是应答信号直达雷达的直达路径，P
K
是第K条路径接收信号的幅度，Δ是m序列的一个码元宽度，KΔ是第K条路径相对于直达路径的延迟时间，x
K
是第K条路径接收信号的相位，ω
K
是第K条路径接收信号的角频率，是第K条路径接收信号的随机相位；
[0013](3)雷达生成m序列码M(t
‑
KΔ)，数控振荡器NCO产生余弦波cosθ和正弦波sinθ，并分别与m序列码M(t
‑
KΔ)相乘，得到生成本地余弦波信号A(t)＝M(t
‑
KΔ)cosθ和本地正弦波信号C(t)＝M(t
‑
KΔ)sinθ，式中，θ＝ωt+φ，φ是本地振荡器的初相；
[0014](4)雷达对第K条路径的接收信号D
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)sinx
K
进行两路处理：
[0015]对接收信号D
K
(t)执行希尔伯特变换及反相，得到余弦信号B
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)cosx
K
，作为第Ⅰ路生成的余弦信号；
[0016]对接收信号D
K
(t)延迟a时间，得到同相正弦信号D
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)sinx
K
，作为第Ⅱ路生成的同相正弦信号，其中a等于第Ⅰ路执行希尔伯特变换及反相所需消耗的时间；
[0017](5)获取余弦波信号E
K
(t)和正弦波信号F
K
(t)；
[0018]将本地余弦波信号A(t)、本地正弦波信号C(t)、余弦信号B
K
(t)、同相正弦信号D
K
(t)代入余弦两角差三角函数公式：cosθ
×
cosx0+sinθ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应答信号的多路径抗干扰处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用m序列码的一个周期作为应答信号里的伪随机码，用该伪随机码对正弦载波进行调制，形成调制信号S(t)＝M(t)sinx，式中，M(t)是取值
±
1的m序列码，t是时间，x是载波信号的相位，x＝ωt，ω是正弦载波信号的角频率；(2)应答信号进行多路传输，雷达接收经过多条路径传输的应答信号，得到路径信号为式中，K是包括0的正整数，代表了多条路径其一，K＝0时是应答信号直达雷达的直达路径，P
K
是第K条路径接收信号的幅度，Δ是m序列的一个码元宽度，KΔ是第K条路径相对于直达路径的延迟时间，x
K
是第K条路径接收信号的相位，ω
K
是第K条路径接收信号的角频率，是第K条路径接收信号的随机相位；(3)雷达生成m序列码M(t
‑
KΔ)，数控振荡器NCO产生余弦波cosθ和正弦波sinθ，并分别与m序列码M(t
‑
KΔ)相乘，得到生成本地余弦波信号A(t)＝M(t
‑
KΔ)cosθ和本地正弦波信号C(t)＝M(t
‑
KΔ)sinθ，式中，θ＝ωt+φ，φ是本地振荡器的初相；(4)雷达对第K条路径的接收信号D
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)sinx
K
进行两路处理：对接收信号D
K
(t)执行希尔伯特变换及反相，得到余弦信号B
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)cosx
K
，作为第Ⅰ路生成的余弦信号；对接收信号D
K
(t)延迟a时间，得到同相正弦信号D
K
(t)＝P
K
M(t
‑
KΔ)sinx
K
，作为第Ⅱ路生成的同相正弦信号，其中a等于第Ⅰ路执行希尔伯特变换及反相所需消耗的时间；(5)获取余弦波信号E
K
(t)和正弦波信号F
K
(t)；将本地余弦波信号A(t)、本地正弦波信号C(t)、余弦信号B
K
(t)、同相正弦信号D
K
(t)代入余弦两角差三角函数公式：cosθ
×
cosx0+sinθ
×
sinx0＝cos(θ
‑
x0)，计算得到两相位之差(θ
‑
x
K
)的余弦波信号E
K
(t)；将本地余弦波信号A(t)、本地正弦波信号C(t)、余弦信号B
K
(t)、同相正弦信号D
K
(t)代入正弦两角差三角函数公式：sinθ
×
cosx0‑
cosθ
×
sinx0＝sin(θ
‑
x0)，计算得到两相位之差(θ
‑
x
K
)的正弦波信号F
K
(t)；(6)将余弦信号B
K
(t)、同相正弦信号D
K
(t)、正弦波信号F
K
(t)、余弦波信号E
K
(t)代入正弦两角和三角函数公式：sinθ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，王磊，丑婀娜，王江，陶林康，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：