7第四章---信号处理与电子侦察系统(第七次课)

北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所信号处理与电子侦察系统信号处理与电子侦察系统北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾一、对辐射源的定位技术•时差定位技术•其他多站定位技术其他多站定位技术•单站无源定位技术二、信号处理与电子侦察系统•信号处理器基本任务•信号处理器基本任务•雷达侦察系统主要技战术指标北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾时差定位技术一、时差定位技术rctΔ=Δ22222144xyrLr−=Δ−Δ44时差双曲线时差双曲线北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾时差定位技术一、时差定位技术双曲线时差定位原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾一、时差定位技术•上述时差定位系统在有一个特殊问题就是侦察、时差定位技术站间的脉冲配对问题：•单个辐射源PRI与站间基线长度关系单个辐射源与站间基线长度关系•多个辐射源分选•时间差定位技术的主要特点：•时间差定位技术的主要特点：•定位精度高，且与脉冲频率无关，有利于形成准确航迹成准确航迹。•侦察系统可以采用宽波束天线，同时覆盖一定的方位扇区天线不需扫描定的方位扇区，天线不需扫描。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾四站“Y”形布站可以得方向均匀定一、时差定位技术定位误差分布与构型分析：得到全方向较为均匀的定位精度，而倒“T”形布站在“T”形顶端的定位站在“T”形顶端的定位精度较高，但是在三个侦察站连线方向上定位精度察站连线方向上定位精度较差。因此如果要对重点区域因此如果要对重点区域实施高精度定位，应使得布站形式如“T”形方式；布站形式如T形方式；如果要取得全方向较好的定位精度应选择“Y”定位精度，应选择Y形布站。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾二测向时差定位技术二、测向时差定位技术平面上测向时差定位法的原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾三频差定位技术三、频差定位技术两个测量站频差定位示意图等频差曲线簇北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾四、时差/频差/测向组合定位技术组合定位原理示意图组合定位原理示意图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾五、单站无源定位技术五、单站无源定位技术单站测角定位的基本原理:已知要定位的辐射源在某个平面或曲面上然后由个侦察站测量该信号的俯视角和方位角决曲面上，然后由一个侦察站测量该信号的俯视角和方位角，决定一条示向线。在空间作图时，这一俯视角和方位角对应的示向线和已知的平面或球面将有一个交点，这就是辐射源的位置。有几种情况采用单站测角定位：1）卫星上的侦察设备对地面辐1）卫星上的侦察设备对地面辐射源定位。2）针对短波信号定位。短波单站定位示意图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾六、信号处理主要技术要求1)适应辐射源信号类型六、信号处理主要技术要求2)适应信号密度3)辐射源参数估计精度和范围4)信号处理时间单位时间内的所有脉冲信号，信号处理器从接收到第一个脉冲信号开始到形成辐射源参数为止的时间长度的平均值信脉冲信号开始到形成辐射源参数为止的时间长度的平均值。信号处理的耗时主要用在了对辐射源信号的分选、识别和参数估计上。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾七信号处理器基本任务七、信号处理器基本任务（1）信号波形参数测量：包括对脉冲的到达时间、脉冲包络参数、脉内调制参数、幅度等的测量。（2）对雷达信号进行分选：这是雷达侦察所特有的。（）对雷达信号进行分选这是雷达侦察所特有的（3）根据先验信息对得到的辐射源信号进行识别，确定辐射（3）根据先验信息对得到的辐射源信号进行识别，确定辐射源的型号、类型、威胁等级。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所本次课内容提纲本次课内容提纲本次课内容提纲本次课内容提纲信号处理系统组成及功能•信号处理系统组成•参数测量功能•信号分选功能信号分选功能北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所本次课问题本次课问题本次课问题本次课问题1简述信号处理系统组成1.简述信号处理系统组成2简述几种信号分选方法的原理2.简述几种信号分选方法的原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（一）信号处理系统的组成成与各部分功能（）信号处理系统的组成信号处理系统的组成1.参数测量模块2.分选模块3雷达信号脉内特征分析3.雷达信号脉内特征分析4识别模块4.识别模块北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1.参数测量模块•概念：侦察系统截获雷达射频信号后，通常经下变频和检波将其转换为视频包络信号。描述脉冲包络的参数称为时域参数数称为时域参数。•包括：脉冲幅度（PA）、脉冲宽度（PW）和到达时间（TOA)（TOA)。•测量方法：•1)(过去)模拟方法存在精度低和性能不稳定的缺点•1)(过去)模拟方法存在精度低和性能不稳定的缺点。•2)(现在)使用高速模/数（A/D）转换器来保存脉冲波形并用数字测量技术提高测量精度和稳定性。波形，并用数字测量技术提高测量精度和稳定性。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1.参数测量模块1）脉冲幅度测量•脉冲幅度测量指脉冲信号持续时间内的视频电平平•它包含了雷达的发射功率、相对距离、天线增益和天线扫描等众多的信息。增益和天线扫描等众多的信息。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组成与各部分功能（二）各部分功能成与各部分功能（）各部分功能1）脉冲幅度测量通过观察脉冲顶部数据可以获得脉冲幅度的测量。雷达1）脉冲幅度测量脉冲经过接收机视频滤波后，前、后沿通常会产生变形，并可能在上升沿处出现较大的过冲。过冲的出现时间、宽度和幅度与侦察接收机内滤波器和放过冲的出现时间、宽度和幅度与侦察接收机内滤波器和放大器的带宽都有直接的关系。过冲较大时甚至可能超过脉冲幅度的20%。选择脉冲顶部过冲较大时甚至可能超过脉冲幅度的。选择脉冲顶部数据时必须避开脉冲的前后沿及过冲。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块1）脉冲幅度测量1.参数测量模块）脉冲幅度测量图1脉冲经过窄带接收机后的过冲效应北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块1.参数测量模块1）脉冲幅度测量）脉冲幅度测量图2PA的测量原理图原北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块1）脉冲幅度测量1.参数测量模块•一种脉冲幅度的测量原理如图2所示将1）脉冲幅度测量•一种脉冲幅度的测量原理如图2所示，将门限检测信号①的前沿迟延后用做采样保持电路和A/D变换器的启动信号②τ—保持电路和A/D变换器的启动信号②，A/D变换器经过时间变换结束，发出读出允许信号③其前沿微分脉冲④将A/D变换cτ允许信号③，其前沿微分脉冲④将A/D变换的数据存入PA参数锁存器。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块1.参数测量模块1）脉冲幅度测量•延迟的目的：使A/D变换的采样时刻避开脉冲的前沿和过冲，更接近于被取τ样的输入信号的脉冲的顶部。•减小接收机噪声影响的方法：在脉冲峰•减小接收机噪声影响的方法：在脉冲峰值范围内多次采样并取平均值来估计PA。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块1.参数测量模块2）脉冲到达时间测量•脉冲到达时间（TOA）定义为脉冲前沿的半功率点时间。•TOA的精确测量应该在脉冲幅度的测量之后。•对于前沿较陡的脉冲也可以用脉冲前沿•对于前沿较陡的脉冲，也可以用脉冲前沿过信号检测门限的时刻作为TOA的近似测量。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块（1）脉冲到达时间测量（固定门限法）1.参数测量模块（1）脉冲到达时间测量（固定门限法）图3TOA的测量原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块（1）脉冲到达时间测量（固定门限法）1.参数测量模块（1）脉冲到达时间测量（固定门限法）信号脉冲前沿的陡峭程度将影响TOA测量的准确性，而脉冲前沿既取决于输入信号本身，也取决于侦察接收机的视频带宽，通常在脉冲时域参数测量电路中，按照侦察系统的最小可检测脉宽来设置，即VBVBminPW1VB≈TOA的检测和测量受到系统中噪声的影响，特别是在脉冲前沿较平缓、信噪比较低时，系统噪声不仅影响侦察系统的检查概率和虚警概率，还将引起门限检测时间的随机抖动的均方根值为minVPWδδ限检测时间的随机抖动，的均方根值为式中为脉冲前沿从10%到90%的时间SNR为接收机输出的信噪比假tδtδ2rTtSNRσ=t式中，为脉冲前沿从10%到90%的时间，SNR为接收机输出的信噪比，假设SNR远大于1rt北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能成与各部分功能（二）各部分功能1参数测量模块（2）脉冲到达时间测量（自适应门限法）1.参数测量模块（2）脉冲到达时间测量（自适应门限法）图4脉冲前沿法测量TOA北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所二、信号处理系统的组（二）各部分功能（2）脉冲到达时间测量（自适应门限法）成与各部分功能（二）各部分功能（2）脉冲到达时间测量（自适应门限法）采用固定门限测量TOA自适应门限通常取值由于接收机滤波器的影响，采用固定门限测易受信号幅度起伏的影响，测量精度不高。对于需要有较高TOA测自适应门限通常取值为脉冲的半功率电平，