宽带雷达信号侦察接收关键技术研究

电子科技大学博士学位论文宽带雷达信号侦察接收关键技术研究姓名：祝俊申请学位级别：博士专业：信息获取与探测技术指导教师：唐斌20081201宽带雷达信号侦察接收关键技术研究作者：祝俊学位授予单位：电子科技大学相似文献(6条)1.学位论文周直用于引导干扰的宽带数字信道化接收机研究2009数字信道化接收机具有宽监视频段、处理多个同时到达信号和高灵敏度和动态范围等优点，是雷达侦察接收机的主要研究方向之一。宽带雷达信号侦察接收已成为电子战侦察系统发展的必然趋势，但宽带多通道数字信道化在实现上面临着高阶滤波器、高阶FFT的实时处理问题。随着FPGA技术的飞速发展，资源换速度以解决实时性问题已成为可能，本文正是以此作为了全文出发点并做出了相应探讨。一个用于干扰引导的数字信道化侦察接收机，不仅仅包括宽带数字信道化，还包括高速数据采集、信号参数估计、中央控制及干扰引导等部分，各个部分相互联系和制约。本文在相关两个课题支撑下，也对除了信道化外的部分系统模块的实现做出了一定的工作。文本主要工作如下：1、介绍了其理论基础一多速率信号处理技术，然后介绍了两种典型的信道化结构：基于多相DFT滤波器组的数字信道化，基于树形结构的数字信道化。2、从宽带数字信道化实现时所遇到的实时性问题出发，总结了在硬件资源有限情况下的解决办法。在资源足够情况下，提出了一种基于多相DFT滤波器组展开的并行结构，该结构从多处理器并行工作和系统工作频率上升两方面提高了信道化数据处理吞吐率，保证了侦察环境信息的信息不丢失。本文对该结构的FPGA设计、实现及优化做出了详细的说明，仿真实验验证了该结构的性能及可行性。3、给出了宽带数字信道化侦察接收机的一个实际工程应用实例----雷达信号侦察干扰系统，完成了侦察机硬件平台划分及系统功能模块的划分，简要说明了的信道化参数估计通道工作流程。4、完成了快速测频干扰引导通道及中央控制器FPGA设计及实现，完成了侦察机性能的测试，保证对后端干扰机的干扰引导，使其有效工作。2.期刊论文李江源.王建国.杨建宇.唐斌.叶瑞青.LIJiang-yuan.WANGJian-guo.YANGJian-yu.TANGBin.YERui-qing超宽带雷达的低截获性分析-雷达科学与技术2005,3(5)从侦察接收机的角度,推导了超宽带雷达信号的低截获概率因子.由于LPI雷达具有大时间带宽积,故超宽带雷达具有高处理增益而抵消侦察接收机在侦察距离上的优势.推导了临界距离条件下侦察接收机的输出信噪比,并与能量检测所需信噪比进行了比较,最后得出:当超宽带雷达带宽大于1.6GHz时,超宽带雷达在频域上表现为低截获性.3.学位论文王森宽带数字信道化接收机FPGA实现技术研究2008电子战最主要的特点是频段宽、待处理的信号种类多，且处于被动接收工作条件的背景下，所以，必须要研究开发一种宽频段覆盖、高灵敏度、宽动态范围、高截获概率和实时处理能力的侦察接收机。基于多相滤波的数字信道化接收机是目前侦察接收机中较好的解决方案。本文对基于多相滤波的数字信道化接收机的理论及实现进行了较深入的研究。论文主要工作和成果如下：1.根据现代雷达信号侦察环境的信号特征，分析了宽带雷达信号数字信道化接收机的主要优势及其发展现状。2.介绍了数字接收机的常规理论一多速率信号处理。在此基础上深入研究和推导了基于多相滤波器组的数字信道化高效结构，并对信道化处理部分进行了仿真，实验结果验证了模型的正确性和可实现性。3.根据系统设计指标要求，针对实现中的技术难点进行了分析，给出了基于高速A/D和FPGA的实现结构，并对该结构的实现进行了可行性分析，然后给出了系统实现框图和算法流程。4.根据系统要求，对系统中的每个功能模块进行了基于FPGA的设计与实现。主要包括：有效脉冲检测、外挂FIFO配置、运算核心、输出控制和同步模块。根据实际运算中的数据特性，对多相滤波和IDFT模块进行了优化设计，节省了硬件资源，提高了系统运行速度。5.对数字信道化接收机进行了系统联调，测试结果验证了系统的正确性。4.学位论文龙慧敏超宽带线性调频信号的信道化接收技术研究2006作为一种重要的新体制雷达，采用超宽带技术的雷达在理论和技术上不断发展，并逐渐应用于实战。超宽带雷达具有低截获性及抗侦察、抗干扰、抗摧毁等性能，对传统的侦察体制提出了巨大的挑战。为了侦察超宽带雷达信号，迫切需要研制带宽大、灵敏度高、动态范围大、参数估计精度高的雷达侦察接收机。本文研究了模数混合信道化接收方案，着重研究其优化结构和关键技术以及线性调频信号参数估计算法。论文主要工作如下：(1)分析了多种传统信道化接收机的结构性能，及其在超宽带信号接收中的局限性，指出超宽带信道化接收机必须满足实时性、高灵敏度和大动态范围等性能。给出了一种目前可实现的模数混合信道化接收机方案，简要介绍这种接收机的关键技术——高效的数据率转换以及超宽带线性调频信号测频算法。(2)对超宽带线性调频信号通过信道化之后的频谱结构变化进行了定性的分析，指出超宽带线性调频信号在通过信道化之后，其位于信道边缘的部分发生了较小变化，但仍具有线性调频信号特征。在常规线性调频信号参数估计算法基础上，研究了信道化方案的信道参数对参数估计的影响。并在研究结果的基础上，对模数混合信道化接收方案进行了一定的优化，以保证较高的参数估计精度。(4)研究了信道融合方法。基于滤波器特征，研究了频域加窗的信道拼接方法。基于接收信道的数学模型，研究了频域消去的信道融合方法，恢复输入信号频谱，较完整提取信号频谱信息。(5)利用子空间正交算法，实现超宽带线性调频信号参数估计。仿真验证和性能分析表明了提出的算法能较高精度地估计线性调频信号参数。(6)基于DFT原理和FFT技术，提出了适用于非高斯噪声环境的线性调频参数估计的快速离散chirp傅立叶变换(DCFT)算法。该算法在降低非高斯噪声的长尾效应的同时大大的降低了原DCFT算法的运算量，并能较准确的估计参数。仿真验证和性能分析表明了提出的算法的有效性。5.期刊论文李绍滨.林磊.范陆海.LIShao-bin.LINLei.FANLu-hai利用窄带接收机实现对宽带雷达信号测向-系统工程与电子技术2006,28(12)窄带电子侦察接收机具有能够稀释信号和便于实现数字处理等优点,通过对宽带信号在窄带接收机中的过渡过程的分析,证明了宽带信号经过窄带系统后,其方位信息得到了保存,并且测向算法的设计与通频带带宽及阵元相对位置等系统指标有关.结合MUSIC算法完成了方位信息的提取并进行了计算机仿真实验,证明了结论的正确性.6.学位论文王旭东基于FPGA的雷达信号侦察数字接收机关键技术研究2007随着信号处理技术的进步和电子技术的发展，雷达信号侦察接收机逐渐从模拟体制向数字体制转变。软件无线电概念的提出，促使雷达侦察接收机朝大带宽、全截获方向发展，现有的串行信号处理体制已经很难满足系统要求。FPGA器件的出现，为实现宽带雷达信号侦察数字接收机提供了硬件支持。本文结合FPGA芯片特点，在前人研究基础上，从算法和硬件实现两方面，对雷达信号侦察数字接收机若干关键技术进行了研究和创新，主要研究内容包括以下几个方面。1)给出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的两种FPGA设计联合仿真技术。这种联合仿真技术，大大提高了基于FPGA的雷达信号侦察数字接收机的设计效率。2)给出了一种基于FFT/IFFT的宽带数字正交变换算法，并将该算法在FPGA中进行了硬件实现，设计可对600MHz带宽内的输入信号进行实时正交变换。3)提出了一种全并行结构FFT的FPGA实现方案，并将其在FPGA芯片中进行了硬件实现，设计能够在一个时钟周期内完成32点并行FFT运算，满足了数字信道化接收机对数据处理速度的要求。4)提出了一种自相关信号检测FPGA实现方案，通过改变FIFO长度改变自相关运算点数，实现了弱信号检测。提出通过二次门限处理来消除检测脉冲中的毛刺和凹陷，降低了虚警概率，提高了检测结果的可靠性。5)在单通道自相关信号检测算法基础上，提出采用三路并行检测，每路采用不同的相关点数和检测门限，再综合考虑三路检测结果，得到最终检测结果。给出了算法FPGA实现过程，并对设计进行了联合时序仿真，提高了检测性能。6)给出了一种利用FFT变换后的两根最大谱线进行插值的快速高精度频率估计方法，并将该算法在FPGA硬件中进行了实现。通过利用FFT运算后的实/虚部最大值进行插值，降低了硬件资源消耗、缩短了运算延迟。7)结合4)、5)、6)中的研究成果，完成了对雷达脉冲信号到达时间、终止时间、脉冲宽度和脉冲频率的估计，最终在一块FPGA芯片内实现了一个精简的雷达信号侦察数字接收机，并在微波暗室中进行了测试。本文链接：授权使用：北京航空航天大学(bjhkht)，授权号：a956bb99-d90d-4b26-b9d9-9e3c016ad9a4下载时间：2010年11月28日