寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中,復(fù)雜的電子偵察環(huán)境要求雷達(dá)偵察接收機(jī)不僅要具有大帶寬,而且要對(duì)信號(hào)具有高截獲概率和多信號(hào)處理的能力。傳統(tǒng)的模擬和窄帶偵察接收機(jī)已經(jīng)很難適應(yīng)需要,寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)已經(jīng)開始逐步替代傳統(tǒng)接收機(jī)并成為電子偵察發(fā)展的必然。寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)是現(xiàn)代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分,它采用高速的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成對(duì)信號(hào)的分析和識(shí)別,能夠在很寬的帶寬范圍內(nèi)對(duì)電子環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)偵收信號(hào)進(jìn)行快速、高效

2、的測(cè)量和分析,具有軟件無線電的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前,對(duì)寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)的研究已經(jīng)稱為電子偵察領(lǐng)域的重要課題。
　　 本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究了寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)的高效實(shí)現(xiàn),并結(jié)合具體工程實(shí)踐,對(duì)接收機(jī)中若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新；且對(duì)無源偵察定位系統(tǒng)中的輻射源到達(dá)時(shí)差問題進(jìn)行了分析和討論,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　 1)分析和討論了基于多相濾波器組的寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。多相濾波器組可以改進(jìn)傳統(tǒng)F

3、IR濾波器組結(jié)構(gòu),減少濾波器的計(jì)算量和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),從而減少系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的資源開銷。在這種信道化接收機(jī)中,信道數(shù)與多相結(jié)構(gòu)的抽取率相同,它們與信道化接收機(jī)的時(shí)頻分辨之間存在相互制約,因而在進(jìn)行信道化設(shè)化設(shè)計(jì)時(shí)需要權(quán)衡考慮。
　　 2)設(shè)計(jì)了一種采用全并行方式實(shí)現(xiàn)短時(shí)傅里葉變換(STFT)結(jié)構(gòu)的寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)。STFT結(jié)構(gòu)的信道化接收機(jī)是利用傅里葉變換對(duì)整個(gè)接收帶寬進(jìn)行均勻信道劃分。目前高速.A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可以達(dá)到1Gsps

4、甚至幾Gsps,而FFT運(yùn)算模塊的運(yùn)行速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些高速A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率。為了解決高速A/D轉(zhuǎn)換器與FFT運(yùn)算模塊之間的配合問題,文中給出了采用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和降速的結(jié)構(gòu),通過全并行方式進(jìn)行FFT運(yùn)算,討論了在數(shù)據(jù)不堆積的情況下,采用流水方式處理的過程和對(duì)數(shù)據(jù)緩存的要求及其時(shí)序關(guān)系。
　　 3)提出了一種高效的寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方案。該方法利用多相結(jié)構(gòu)改進(jìn)STFT實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)字信道化接收機(jī),集合了多相濾波器組和ST

5、FT兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)對(duì)傅里葉變換采用多相方式進(jìn)行展開,應(yīng)用多路抽取并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)傅里葉變換,從而減少了STFT的數(shù)據(jù)運(yùn)算量。且抽取操作降低了傅里葉變換的運(yùn)算速度,實(shí)現(xiàn)對(duì)STFT結(jié)構(gòu)信道化接收機(jī)的優(yōu)化,減少所需要的硬件資源開銷,而其性能與全并行結(jié)構(gòu)的STFT信道化接收機(jī)一致。最后,根據(jù)實(shí)際工程需要,設(shè)計(jì)了多相結(jié)構(gòu)的STFT信道化接收機(jī)原理樣機(jī),并通過工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。
　　 4)研究了寬帶數(shù)字接收機(jī)中的信號(hào)脈內(nèi)特征提取技

6、術(shù),分析了雷達(dá)常用信號(hào)分別在相位差分法和小波脊分析法中最小二乘估計(jì)的脈內(nèi)特征,構(gòu)建了它們的特征參數(shù)集合,并由此實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)常用信號(hào)調(diào)制類型的自動(dòng)識(shí)別和分類。針對(duì)接收機(jī)中同時(shí)接收到多個(gè)信號(hào)混疊時(shí)的信號(hào)調(diào)制類型識(shí)別問題,提出了利用最小互信息準(zhǔn)則下的獨(dú)立分量分析,在多維觀測(cè)數(shù)據(jù)條件下實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立信號(hào)或者信號(hào)分量的盲分離,進(jìn)而將多信號(hào)混疊時(shí)的調(diào)制類型識(shí)別轉(zhuǎn)化為多個(gè)單信號(hào)的調(diào)制類型識(shí)別。最后,運(yùn)用信號(hào)脈內(nèi)特征提取技術(shù),實(shí)現(xiàn)了無先驗(yàn)信息條件下多信號(hào)混

7、疊時(shí)的信號(hào)調(diào)制類型的自動(dòng)識(shí)別和分類。
　　 5)針對(duì)無源偵察定位系統(tǒng)中多Chirp信號(hào)混疊時(shí)的站間到達(dá)時(shí)差估計(jì)問題,提出了利用自適應(yīng)Chirplet原子分解對(duì)混疊信號(hào)進(jìn)行估計(jì)和分離,然后利用最大似然條件下的相關(guān)法實(shí)現(xiàn)對(duì)各chirp信號(hào)的到達(dá)時(shí)差估計(jì)。原子分解是利用與信號(hào)分量具有相近特征的向量或者函數(shù)來描述信號(hào)。利用Chirplet原子來分解Chirp信號(hào)具有較好的時(shí)頻內(nèi)聚性,對(duì)多Chirp信號(hào)的自適應(yīng)Chirplet原子分解是最

8、大似然條件下Chirplet原子對(duì)相應(yīng)Chirp分量的逼近。最后,利用自適應(yīng)分解后得到的原子進(jìn)行相關(guān)處理,可以估計(jì)出各信號(hào)的站間到達(dá)時(shí)差。
　　 6)針對(duì)無源偵察定位系統(tǒng)中對(duì)噪聲調(diào)頻干擾源的定位問題,提出了采用增量調(diào)制編碼對(duì)接收到的噪聲調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行編碼和傳輸,利用最大似然條件下的相關(guān)法完成對(duì)噪聲調(diào)頻干擾源的站間到達(dá)時(shí)差估計(jì)。采用增量調(diào)制編碼對(duì)噪聲調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行編碼可以大大降低無源偵察定位系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸量,且編碼后的序列仍然保持了