基于单载波数字电视信号外辐射源雷达的副峰抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于国标单载波数字电视信号的外辐射源雷达检测中的时间维副峰抑制方法，属于外辐射源雷达信号处理领域。在外辐射源雷达系统接收站对直接接收自发射站的数字电视信号即参考信号与目标回波信号进行相参积累处理之前，找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位。本发明专利技术不仅能够有效的抑制时间维副峰，而且在破坏各帧帧头相关性时，只改变了帧头的相位信息，而保留了各段帧头的幅度信息，不会导致因为处理前后能量变化而引起的频率维副峰，提高了基于国标单载波数字电视信号外辐射源雷达的检测正确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于国标单载波数字电视信号的外辐射源雷达检测中的时间维副峰抑制方法，属于外辐射源雷达信号处理领域。
技术介绍
外辐射源雷达本身不发射信号，其利用地面广播电台、电视台、通信台站、直播电视卫星、导航与定位卫星、各种平台上的有源雷达等非合作的辐射信号经目标散射后的回波来获取目标信息。 如图I所示，非合作辐射源发射电磁信号，外辐射源雷达系统接收站采用两副接收天线，一副接收天线指向发射站专门用来接收直达波作为参考信号，一副天线指向目标用来接收目标的回波信号，通过对参考信号与回波信号进行二维相关处理(即相参积累处理)可以实现对目标的时延和多普勒频移进行联合估计。对互模糊函数计算获得的时延-频移二维平面进行峰值搜索，可以确定目标的时延和多普勒频移。设参考信号为X (t)，目标回波信号为y(t)，目标的差分时延为T，目标的差分频移为f，窄带信号的二维相关可以表示为A{r, f)- [ v(/)x'(/ -hJIti f'i)d((I) J 0其中，T为相参积累时间。相关运算的结果是T和f的函数，该算法实质是将参考信号延时T、频率偏移f后与目标回波相比较，在时延-频率平面上搜索相关峰值的过程，最高的峰值处就是目标出现的位置。数字电视信号的带宽较宽，在检测中能够有较高的距离分辨率，可以选择国标单载波数字电视信号作为上述的辐射信号。数字电视信号是一种周期性的帧结构信号，如图2所示，数字电视信号是一种有四层结构的复帧信号，其基本单元为信号帧，信号帧由帧头和帧体两部分组成。帧头部分在整个数据传输过程中会周期性的重复出现，并且各帧的帧头使用相同的PN序列，在不同的信号帧中PN序列由线性反馈移位寄存器(LFSR)循环移位产生，因此各帧帧头具有很强的相关性，采用参考信号与回波信号进行在二维相关计算后，会按照帧长度在时间维周期性出现相关峰，目标点在时间维周期性的出现副峰，会造成假目标，严重影响了目标检测时的正确性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对国标单载波数字电视信号的帧结构会引起时间维副峰的问题，提出了一种基于国标单载波数字电视信号的外辐射源雷达检测中的时间维副峰抑制方法，能够提高外辐射源雷达目标检测时的正确性。该方案为在外辐射源雷达系统接收站对直接接收自发射站的单载波数字电视信号即参考信号与目标回波信号进行相参积累处理之前，找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位。其中，所述找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位的步骤具体包括步骤一从接收到的作为参考信号的单载波数字电视信号中截获一段设定长度L的数据，该设定长度L大于或等于U+U，L0为采样后的单载波数字电视信号一个信号帧的长度，L1为采样后的单载波数字电视信号中帧头部分的长度；同时，以截获位置为起始点，为所有接收到的参考信号按照信号帧长度Ltl进行分组，每组数据称为一个数据组；步骤二 用与已知的帧头序列与截获的所述设定长度的数据进行互相关，找出相关峰位置M，M为帧头在数据组中的偏移位置；步骤三根据帧头在数据组中的偏移位置M，从每个数据组中搜索帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据的相位。其中，较佳地，当单载波数字电视信号的有效带宽Ftl与接收站的基带采样率F1不同时 步骤二采用的所述帧头序列是先产生PN帧头序列，再对这个PN帧头序列进行4QAM调制、对调制后的帧头进行插值和下抽取后产生的频率为基带采样率F1的帧头序列；所述步骤三中，如果采样前的信号帧长度乘以F1再除以Ftl的计算结果为小数，则从第二个数据组开始，从数据组中提取帧头信息和系统信息之前，需要对偏移位置M进行确认；所述确认过程为分别以M、M-l、M+l、M_2、M+2为起始点，从同一数据组中获取长度为L/的数据序列，采用已知的帧头序列分别与获取的5个数据序列进行点积运算，将得到5个点积结果中的最大值对应的数据序列的起始点作为新的偏移位置，更新偏移位置M，并且根据更新后的偏移位置M从数据组中提取帧头信息和系统信息。较佳地，按照乒乓操作的方式将分组得到的数据组交替存入两片RAM中，当对乒RAM中的数据进行帧头搜索及改变相位处理时，乓RAM存储下一数据组的数据。专利技术的有益效果表现在(I)本专利技术利用了相位不同的数据进行相关处理时不会出现相关峰的特点，通过对帧头信息和系统信息中各数据位相位的随机改变，破坏各帧帧头之间的相关性，在不影响整体信号能量的情况下，实现参考信号中帧头及系统信号与回波信号中帧头和系统信息的去相关处理，达到了对基于国标单载波数字电视信号外辐射源雷达时间维副峰抑制，消除了相参积累时因帧结构而引起的假目标，提高了目标检测的正确性。同时，本专利技术没有改变帧头信息的幅度，只是改变了帧头部分的相位信息，不会因处理前后的能量差导致频率维副峰的产生。(2)本专利技术采用数字电视信号的帧长对参考信号进行分组处理，根据第一个数据组通过相关计算得到了帧头在数据组中的偏移位置，但是考虑到大部分接收系统并不是同步采集，即基带采样率与信号带宽的不同，因此帧长的选取时会涉及到取整操作，从而产生误差积累，一段时间后确定出帧头位置与实际信号中的帧头位置有较大的偏差。为了避免这个偏差，且尽量减小数据计算量，本专利技术从第二个数据组开始，每一帧都重新确定帧头在数据组中的偏移，且确定方式是采用部分数据与帧头进行点积计算，从而大大减小了峰值搜索运算量，以达到实时处理的要求。(3)本专利技术采用乒乓操作存储数据组，从而边进行帧头搜索边提取下一个数据组，从而节省了很多处理时间。附图说明图I :外辐射源雷达系统示意图；图2 :国标单载波数字电视信号帧结构；图3 :未进行幅峰抑制时的参考信号自相关结果；图4 :未进行幅峰抑制时的参考信号与回波信号互相关时的时间维副峰位置；图5 :截获一段参考信号并为后续信号加入帧同步脉冲信号；图6 :参考彳目号与PN序列相关时各位置的对应关系； 图7 :参考信号处理前后比较示意；图8 :第二帧开始的帧头位置搜索；图9 :参考信号兵兵操作；图10 :幅峰抑制后的参考信号自相关；图11 :幅峰抑制后的参考信号与回波信号互相关时的时间维副峰位置。图12为本专利技术流程图。具体实施例方式下面结合附图和实例对本专利技术技术方案进行进一步解释。本专利技术提供了一种采用国标单载波数字电视信号实现外辐射源雷达检测的时间维副峰抑制方法，其方法的核心思想是在外辐射源雷达系统接收站对直接接收自发射站的数字电视信号即参考信号与目标回波信号进行相参积累处理之前，找到参考信号中每一数据帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位。可见，本专利技术利用了相位不同的数据进行相关处理时不会出现相关峰的特点，通过对帧头信息和系统信息中各数据位相位的随机改变，破坏各帧帧头之间的相关性，在不影响整体信号能量的情况下，实现参考信号中帧头及系统信号与回波信号中帧头和系统信息的去相关处理，达到了对基于国标单载波数字电视信号外辐射源雷达时间维副峰抑制，消除了相参积累时因帧结构而引起的假目标，提高了目标检测的正确性。下面举两个实施例，对本专利技术进行详细描述，两个实施例中均以去除PN595序列帧头引起的时间维副峰为例进行说明。实施例一本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于国标单载波数字电视信号的外辐射源雷达的时间维副峰抑制方法，其特征在于，在外辐射源雷达系统接收站对直接接收自发射站的单载波数字电视信号即参考信号与目标回波信号进行相参积累处理之前，找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位。

【技术特征摘要】
1.一种基于国标单载波数字电视信号的外辐射源雷达的时间维副峰抑制方法，其特征在于，在外辐射源雷达系统接收站对直接接收自发射站的单载波数字电视信号即参考信号与目标回波信号进行相参积累处理之前，找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述找到参考信号中每一信号帧的帧头信息和系统信息，并随机改变帧头信息和系统信息中各数据位的相位的步骤具体包括 步骤一从接收到的作为参考信号的单载波数字电视信号中截获一段设定长度L的数据，该设定长度L大于或等于LfL1, Ltl为采样后的单载波数字电视信号一个信号帧的长度，L1为采样后的单载波数字电视信号中帧头部分的长度；同时，以截获位置为起始点，为所有接收到的参考信号按照信号帧长度Ltl进行分组，每组数据称为一个数据组； 步骤二 用与已知的帧头序列与截获的所述设定长度的数据进行互相关，找出相关峰位置M，M为帧头在数据组中的偏移位置； 步骤三根据帧头在数据组中的偏移位置M，从每个数据组中搜索帧头信息和系统信息,并随机改变...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓智海，单涛，陶然，吴洋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：