一种高精度雷达信号检测和跟踪系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种高精度雷达信号检测和跟踪系统及其方法。该系统包括：预处理模块，用于对截获雷达信号进行滑窗自相关预处理，提高雷达信号的信噪比；参数测量模块，用于对预处理后的雷达信号进行参数测量，获得脉冲到达时间TOA和脉冲重复间隔PRI；重频跟踪模块，用于结合脉冲到达时间TOA和脉冲重复间隔PRI进行雷达信号重频跟踪。本发明在高精度PRI测量基础上进行雷达信号重频跟踪，提高了对雷达信号重频跟踪的稳定性和精确性，满足了对成像雷达精确干扰对重频跟踪的精度要求。本发明还公开该系统的高精度雷达信号检测和跟踪方法。
【专利说明】一种高精度雷达信号检测和跟踪系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子对抗领域的雷达信号重频跟踪方法，具体涉及一种基于滑窗预处 理的高精度雷达信号检测和跟踪系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达（SAR)能全天候、全天时、实时获取大地域的高分辨率地面图像，低 波段SAR还具有一定的植被和地面穿透能力，对资源勘察和军事侦察有重大意义，已广泛 应用于民用和军事领域。随着SAR系统技术不断向多波段、多极化、高分辨率方向发展，SAR 系统的功能、性能日益增强，对我国军事设施的侦察手段日益完善，对我重要战略目标的位 置、特征、部署状态、战场目标态势等造成很大威胁，给我军事设施伪装防御能力带来了新 的挑战。因此，发展具备假目标物理模型和假目标电磁回波功能的新一代电子伪装系统势 在必行。高精度雷达信号检测和跟踪方法是新一代电子伪装里模拟合成孔径雷达目标回波 系统的关键技术之一，决定了新一代电子伪装电磁信号在SAR接收机端对齐性和积累成像 逼真性，即电子伪装效果。
[0003] 目前，雷达信号检测常用的方法为实时高精度脉冲参数测量方法。该方法的脉冲 到达时间TOA测量误差方差为：
[0004]
【权利要求】
1. 一种高精度雷达信号检测和跟踪系统，其特征在于：其包括： 预处理模块，其用于对截获雷达信号进行滑窗自相关预处理，提高雷达信号的信噪 比； 参数测量模块，其用于对预处理后的雷达信号进行参数测量，获得脉冲到达时间TOA和脉冲重复间隔PRI; 重频跟踪模块，其用于结合脉冲到达时间TOA和脉冲重复间隔PRI进行雷达信号重频 跟踪。
2. 根据权利要求1所述的高精度雷达信号检测和跟踪系统，其特征在于：该预处理模 块包括： 自相关函数求取模块，其用于设定滑窗宽度W，求滑窗内的自相关函数Cxx (n); 当前输出模块，其用于取自相关结果作为当前输出Sxx(n) =Cxx(n); 实时流水处理模块，其用于根据当前输出将滑窗向后滑动，依次重复启动自相关函数 求取模块和当前输出模块对截获雷达信号进行实时流水处理。
3. 根据权利要求1所述的高精度雷达信号检测和跟踪系统，其特征在于：该参数测量 丰吴块包括： 一阶差分处理模块，其用于对信号进行滑窗N点均值处理，对相邻滑窗均值处理结果 进行一阶差分处理，获得信号的一阶差分输出，根据一阶差分输出结果判定和存储脉冲上 升沿点、脉冲下降沿点和脉冲幅值点； 自适应门限处理模块，其用于同时计算滑窗内的信号方差，取方差的4倍值作为当前 滑窗的自适应门限VT，在判定到脉冲上升沿和下降沿时分别存储上升沿和下降沿所对应的 自适应门限； 粗测值获得模块，其用于分别采用存储的上升沿自适应门限和下降沿自适应门限作为 上升沿和下降沿检测门限，结合上升沿信号点集和下降沿信号点集分别获得TOA粗测值 和TOE粗测值；即在检测门限相邻的两个采样点取大值作为TOA粗测值和TOE粗测值； 脉冲幅值估计模块，其用于采用总和法结合幅值信号点集估计脉冲幅值PA。，如下式所
参测值获得模块，其用于采用PAe/2作为测量门限V_6dB，获得最终T0A和T0E，如公式所 示：
其中a、b为检测门限相邻的两个采样点，a点值大于检测门限，b点值小于检测门限；N为粗测点与b点值相隔的采样点数；TS为采样周期； 脉冲重复间隔获得模块，其用于根据参测的T0A集获得PRI值，即PRI(i)= TOA(i+l)-TOA(i) 〇
4. 根据权利要求1所述的高精度雷达信号检测和跟踪系统，其特征在于：该重频跟踪 丰吴块包括： 脉冲采样波门获得模块，其用于结合当前最新的TOA和测量结果PRI值，作为下一个脉 冲到达时间的预测值；在预测值处加减△作为下一脉冲采样波门； 检测模块，其用于在采样波门内检测到脉冲上升沿则记录一次成功，并以新的TOA作 为脉冲基准，结合PRI预置下一个脉冲到达时间窗口；否则记录失败，重复启动脉冲采样波 门获得模块以获得新的PRI值和新的TOA值； 跟踪模块，其用于当成功捕捉脉冲4次时，重频跟踪成功，对该雷达信号产生跟踪波 门；即结合TOA、n*PRI和PW±A作为后面n各脉冲的采样波门； 消失判定模块，其用于判定跟踪波门内雷达信号是否消失，如果消失则重新进行雷达 信号检测和重频跟踪，即重复启动检测模块、跟踪模块；否则按产生跟踪波门进行雷达信 号米样。
5. -种高精度雷达信号检测和跟踪方法，其特征在于：其包括以下步骤： 步骤一、对截获雷达信号进行滑窗自相关预处理，提高雷达信号的信噪比； 步骤二、对预处理后的雷达信号进行参数测量，获得脉冲到达时间（TOA)和脉冲重复 间隔（PRI); 步骤三、结合TOA和PRI进行雷达信号重频跟踪。
6. 根据权利要求5所述的高精度雷达信号检测和跟踪方法，其特征在于：步骤一中对 雷达信号的滑窗自相关预处理的具体方法为： 步骤a、设定滑窗宽度W，求滑窗内的自相关函数Cxx (n); 步骤b、取自相关结果作为当前输出Sxx(n) =Cxx(n); 步骤c、完成步骤a、步骤b后将滑窗向后滑动，重复步骤a、步骤b对信号进行实时流水 处理。
7. 根据权利要求5所述的高精度雷达信号检测和跟踪方法，其特征在于：步骤二中对 预处理后的雷达信号进行参数测量的具体方法为： 步骤A、对信号进行滑窗N点均值处理，对相邻滑窗均值处理结果进行一阶差分处理， 获得信号的一阶差分输出，根据一阶差分输出结果判定和存储脉冲上升沿点、脉冲下降沿 点和脉冲幅值点； 步骤B、同时计算滑窗内的信号方差，取方差的4倍值作为当前滑窗的自适应门限VT， 在判定到脉冲上升沿和下降沿时分别存储上升沿和下降沿所对应的自适应门限； 步骤C、分别采用存储的上升沿自适应门限和下降沿自适应门限作为上升沿和下降沿 检测门限，结合上升沿信号点集和下降沿信号点集分别获得TOA粗测值和TOE粗测值；即在 检测门限相邻的两个采样点取大值作为T0A粗测值和TOE粗测值； 步骤D、采用总和法结合幅值信号点集估计脉冲幅值PA。，如下式所示：
其中Sk为输入脉冲顶部的第k个信号值； 步骤E、采用PAe/2作为测量门限V_6dB，获得最终TOA和TOE，如公式所示：
其中a、b为检测门限相邻的两个采样点，a点值大于检测门限，b点值小于检测门限；N为粗测点与b点值相隔的采样点数；TS为采样周期； 步骤F、根据参测的T0A集获得PRI值，即
8.根据权利要求5所述的高精度雷达信号检测和跟踪方法，其特征在于：步骤三中对 预处理后的信号进行重频跟踪的具体方法为： 步骤（1)、结合当前最新的T0A和测量结果PRI值，作为下一个脉冲到达时间的预测值； 在预测值处加减△作为下一脉冲采样波门； 步骤（2)、在采样波门内检测到脉冲上升沿则记录一次成功，并以新的T0A作为脉冲基 准，结合PRI预置下一个脉冲到达时间窗口；否则记录失败，重复步骤二获得新的PRI值和 新的T0A值，并重复步骤三进行重频跟踪； 步骤（3)、当成功捕捉脉冲4次时，重频跟踪成功，对该雷达信号产生跟踪波门；即结合TOA、n*PRI和PW±A作为后面n各脉冲的采样波门； 步骤（4)、判定跟踪波门内雷达信号是否消失，如果消失则重新进行雷达信号检测和重 频跟踪，即重复步骤二、步骤三；否则按产生跟踪波门进行雷达信号采样。
【文档编号】G01S13/90GK104483668SQ201410840637
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】张敏, 胡元奎, 恽建波, 吴建飞, 余海龙, 王明 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所