面向卫星导航信号的外辐射源雷达软件化模拟器设计

面向全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号的外辐射源雷达,是一种利用环境中GNSS信号作为非合作照射源进行探测的雷达。为满足基于GNSS信号的外辐射源雷达系统仿真和信号处理算法设计评估的需要,通过对该雷达系统组成与工作原理的分析,完成了面向GNSS信号的外辐射源雷达软件化信号模拟器的设计与实现。给定仿真场景下软件化模拟器输出信号处理和分析的结果验证了该模拟器可根据输入参数与模型正确完成信号仿真。     

QAM-OFDM雷达通信共享信号长时间相参积累算法

QAM-OFDM(Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)雷达通信共享信号因携带随机通信信息，其脉压旁瓣的随机性较大，类似噪声的影响。针对该问题，采用基于Keystone变换的长时间相参积累算法抑制其旁瓣。在共享信号模型的基础上，分析了其脉压旁瓣受随机通信信息的影响以及采用长时间相参积累抑制其旁瓣的可行性，然后采用Keystone变换校正其长时间相参积累产生的距离单元走动，并进行多普勒模糊补偿处理。理论分析和仿真结果表明，该方法使得回波能量积累集中，能有效实现共享信号脉压旁瓣的抑制。     

随机PRI的LPI波形相参积累

随机脉冲重复频率(PRI)脉冲波形能够增加电子支援措施（ESM）利用重频分选侦收雷达辐射源信号的难度,提高雷达复杂对抗环境下的抗侦收能力。利用非均匀离散傅里叶变换(NUDFT)对这种低截获概率（LPI）波形进行脉冲多普勒（PD）处理时,距离模糊引起目标所处距离门走动,导致目标能量分散至多个模糊距离单元。为此,提出一种基于时间窗口的离散傅里叶变换(TWDFT)算法,实现了距离模糊条件下目标能量的相参积累。对TWDFT算法和加权副瓣抑制的性能进行了分析。仿真结果表明,基于TWDFT的PD处理在距离模糊时不存在目标能量分散问题,通过优化波形设计能够改善加权后目标主副瓣比。     

多帧相参积累检测前跟踪方法

为了提高雷达对微弱目标的检测能力,提出了一种多帧相参积累的检测前跟踪（TB D）方法。通过对多帧时间内运动目标回波的分析,建立了相参积累的回波信号模型,其中 目标回波出现距离单元走动和多普勒单元走动。利用目标回波的空-时相关性,采用速度匹 配法和离散Chirp-Fourier变换（DCFT）联合估计目标径向速度、多普勒频率和调频斜率, 补偿距离单元走动和多普勒单元走动,实现多帧时间内目标能量的相参积累。最后,采用仿 真实验验证了信号模型的正确性和算法的有效性。     

多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子（GDOP）方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。     

基于通信转发器的扩频测距技术

针对航天器测控中利用卫星通信转发器实现多站测距进行可行性分析,在扩频测距 帧测距原理的基础上,研究利用卫星转发器对上行测距信号变频转发来实现对星测距,同时 对卫星工程测控与应用系统之间上下行链路功率分配、标校方法、地面测量设备组成原理等 关键技术进行分析论述。该测距方案突破了传统多站测距时受卫星应答机配置数量的限制条 件,实现多站同时测距后,可以提高测距精度和定轨精度,降低对设备测角精度的要求,减 少测轨时间,有效缓解测控设备资源紧张的状况,同时该测距方式还可作为应答方式侧音测 距的有效技术备份手段。     

伯努利滤波在单站无源跟踪中的应用

外辐射源雷达系统具有隐蔽性好、反隐身能力及抗干扰能力强等优点，但其中高频频段信号普遍存在距离分辨率较差的问题。通过建立仅利用目标多普勒信息的测量模型，将基于随机有限集的伯努利滤波算法应用于以多个视距外短波广播发射站、单个近距离接收站为背景的单站无源雷达系统中，同时克服了传统跟踪方法中复杂的数据关联，进而提高了跟踪效果。仿真结果表明，该方法能在大量虚警下仅利用多普勒信息实现对运动目标的有效跟踪和定位。     

用于高动态目标探测雷达的相位编码脉冲压缩技术

为避免多普勒频移对相位编码信号脉冲压缩处理的影响,提出了利用已知脉冲编码序列对回波信号进行逐符号共轭点乘的脉冲压缩方法,将对齐的回波信号转换为单频信号,并利用傅里叶变换实现信号能量的积累。理论分析与计算机仿真表明,多普勒频移对脉冲压缩性能无影响。该方法适合于应用到对高动态目标进行探测的雷达系统中。     

一种通信卫星在轨测试中群时延特性测量方法及工程实现

讨论了群时延的概念及群时延的测试原理和方法,并在通信卫星在轨测试的工程实现中,针对卫星转发器频段多及Ka频段转发器频率较高的特点,重点描述了综合群时延测试的方案设计及实现。经工程验证,该方法提高了在轨测试的效率和群时延测试精度。     

MARKⅫ IFF信号一体化处理技术

针对敌我识别信号侦察的需求,介绍了MARK Ⅻ IFF信号的格式和基本特征,提出了 一种对MARK Ⅻ IFF信号识别处理、内涵信息提取和辐射源同源关联的一体化处理方法。该 方法利用敌我识别信号的脉冲特征信息和格式化信息实现模式识别和内涵信息提取,并通过 关联技术实现辐射源有效关联。仿真实验验证了方法的有效性和可行性,关联识别率达90% 以上。     

一种基于高阶累积量的复杂调制样式识别方法

针对卫星数字化视频广播第二代标准（Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation,DVB-S2）中多进制幅度移相键控（Multiple Amplitude and Phase-Shift Keying,MAPSK）和多进制正交幅度调制（Multiple Quadrature Amplitude Modulation,MQAM）信号的调制识别,提出了基于高阶累积量的识别方法。首先对16QAM、32QAM、16APSK、32APSK信号的高阶累积量及其特征进行分析,进而利用其高阶累积量的不同提取用于信号分类的特征参量进行调制识别。给出了算法的详细流程,并对算法进行了仿真分析,结果表明,当样本数越多时,算法信噪比适应能力越好,而与相位偏差无关;在信号样点数为2 048点且信噪比为10 dB时,算法可实现96%的正确识别率,完全满足实际系统对信号分类的需要。     

基于LMS算法的TDRSS自适应多波束形成

跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）是转发地球站对低、中轨航天器的跟踪测控信号和中继从航天器发回地面的信息的卫星通信系统，自适应多波束形成是TDRSS中的一个关键技术。讨论了一种基于中频实数加权的LMS算法的自适应多波束形成方法，采用两路正交实信号进行实数加权，大大节约了硬件资源。理论分析及计算机仿真结果都证明了该算法的可行性及优越性。     

自适应选择的雷达回波空间积累检测方法

空间部分相干时的回波积累检测是分布式雷达回波信号联合处理面临的难题。针对传统相干和非相干积累检测方法在空间部分相干时回波检测性能损失较大的问题,建立了目标三维散射模型,分析了各站回波空间相关性变化规律,引入时域加权能量检测器用于空间部分相干积累检测,提出了以回波的空间相关系数大小为依据进行自适应选择的积累检测方法,有效解决了回波在任意空间相关性时高效积累检测。仿真结果表明该方法能根据相关系数大小正确选择3种积累检测方法,且检测性能优于传统的相干和非相干积累检测方法。     

一种高灵敏度GPS信号快速捕获算法

为了提高GPS软件接收机捕获算法的灵敏度和快速性,提出了一种高灵敏度GPS卫星 信号快捕方案。首先对GPS信号进行频率补偿,然后进行相干滤波提高卫星信号的信噪比, 从而提高捕获算法的灵敏度。再采用延迟、累积捕获结构寻找输入信号中各颗卫星的C/A码 起始点,引入延迟累加器实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程 简化为两个一维搜索过程,捕获时间仅为传统FFT快捕算法的几十分之一,提高了捕获算法 的速度。分别通过实测和GPS数字中频信号发生器仿真生成的GPS数字中频数据对所设计的捕 获算法进行了验证,实验结果表明该捕获算法行之有效。     

同频段混合信号中的无人机信号盲检测识别

无人机信号的探测识别技术是应对无人机黑飞滥用的关键技术之一。在实际信号监测环境中,经常会接收到多个信号的混合信号,它们在时域和频域上混叠且各信号分量调制样式相同。为解决在同频段混合信号中检测识别出无人机信号的问题,提出了一种通过谱特征分析判断无人机信号存在性的方法。分别采用基于二次方谱特征的无人机图传和WiFi混合信号检测识别算法以及基于频谱带宽特征的多无人机混合信号检测识别算法,通过对射频电路采集的信号进行仿真验证,实现了从同频段混合信号中检测识别出无人机信号分量。理论分析和实验测试结果证实了所提检测识别算法的有效性。     

一种针对用户GNSS时钟的转发式欺骗方法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)转发式欺骗干扰具有系统搭建容易、干扰实施方便、成本低等优点,目前已成为一种重要的GNSS欺骗方式。针对多峰值抗转发欺骗干扰检测算法,提出一种针对目标接收机GNSS时钟的转发式欺骗干扰方法。相比于传统转发式欺骗的各通道卫星信号时延一致的特点,该方法根据待欺骗接收机和转发式欺骗源的位置计算各卫星通道转发时延,使待欺骗目标接收到的GNSS欺骗信号的时延为伪码周期整数倍,并随时间自适应动态调整转发时延,使得欺骗检测失效,进一步欺骗静态目标接收机的GNSS时钟。模拟实验和仿真实验验证了该转发式欺骗方法的有效性。     

基于多重累积相关的LFM脉冲信号实时检测算法

针对线性调频（LFM）脉冲信号的实时检测问题,提出了一种基于多重累积相关的检测算法 。该 算法根据信号与噪声具有不同的统计特性,利用LFM信号的累积相关高于噪声的累积相关的 原理实现LFM脉冲信号的检测。通过二次累积改善累积相关输出的信噪比,实现对多分 量微弱LFM脉冲信号的有效检测。该算法复杂度低,可以通过递推运算减小运算量,便于 实时处理。仿真实验结果验证了算法的有效性。     

用于步进频连续波雷达旁瓣抑制的自适应CLEAN技术

为了解决步进频连续波雷达中的强目标距离旁瓣掩盖弱小目标问题,对步进频自适应脉压算法(SFCW-RMSMIL)进行修正,并联合修正SFCW-RMSMIL算法和CLEAN技术,提出了一种新的自适应CLEAN算法（A-CLEAN）。该算法解决了弱小目标能量严重压制问题,同时还能精确估计各目标的幅度和位置,提高了雷达对弱小目标的检测能力。最后利用仿真数据、实测数据以及蒙特卡洛实验验证了新提出的A-CLEAN算法的有效性和实用性。