无源相干定位技术及应用

第1章 无源相干定位技术概述 1 1.1 无源相干定位技术的特点及优势 1 1.1.1 无源相干定位技术的定义 1 1.1.2 无源相干定位技术的技术优势 2 1.2 无源相干定位技术的应用 5 1.3 无源相干定位技术的研究历史和现状 6 1.3.1 早期目标探测试验阶段 6 1.3.2 中期复苏阶段 8 1.3.3 新系统与技术的全面发展阶段 12 1.3.4 国内研究概况 14 1.3.5 无源相干定位技术面临的挑战 15 1.4 无源相干定位技术实现中的关键问题 15 1.4.1 辐射源信号的分析与选择 15 1.4.2 接收天线型式 16 1.4.3 辐射源天线特性的分析 16 1.4.4 直达波信号的提纯 17 1.4.5 实时信号处理 17 1.4.6 杂波处理技术 17 1.4.7 参数估计技术 18 1.4.8 阵列信号处理 19 1.4.9 被动跟踪技术 21 1.4.10 融合及目标识别技术 22 1.5 本书结构 22 参考文献 23 第2章 无源相干定位系统原理 29 2.1 引言 29 2.2 PCL雷达系统总体 29 2.2.1 雷达方程 29 2.2.2 PCL系统结构 32 2.3 接收机设计问题 33 2.3.1 瞬时动态范围 33 2.3.2 镜频干扰抑制 34 2.4 直达波和目标信号的双通道对消 35 2.4.1 双通道对消基本模型 35 2.4.2 均衡处理 37 2.4.3 对消试验 38 2.4.4 直达波天线与主天线的相对位置 39 2.5 有关辐射源信号的基本问题 40 2.5.1 PCL的信号相干原理 40 2.5.2 PCL信号干扰问题 41 2.5.3 信号积累时间问题 42 2.5.4 PCL目标的双基地雷达散射截面积 43 2.6 PCL系统的目标定位方法 43 2.6.1 扫描间发射天线方位视角的估计 46 2.6.2 发射天线方位视角估计可行性分析 48 2.6.3 基线距离未知时双基地三角形的解 49 2.6.4 基线距离已知时的目标距离计算 50 2.7 目标的可观测性分析 51 2.8 小结 54 参考文献 55 第3章 PCL源信号的低空传播特性 58 3.1 引言 58 3.2 低空传播模型及衰减分析 58 3.2.1 光滑球面超视距接收绕射波的衰减 58 3.2.2 跨过平面刀口障碍的绕射效应 60 3.2.3 山堆横截面对绕射波的衰减 64 3.2.4 视距传播的粗糙面反射 66 3.2.5 森林植被的吸收衰减 67 3.3 参考信号的测量及分析 68 3.3.1 测量条件、设备及现象 68 3.3.2 验证性测量及数据分析 69 3.4 对流层传播的影响 71 3.5 小结 73 参考文献 73 第4章 FM广播信号分析 75 4.1 引言 75 4.2 FM信号的结构及导频信号的谱分析 75 4.2.1 基带信号结构 75 4.2.2 FM射频及零中频信号特点 77 4.2.3 FM基带和零中频信号在PCL应用中的差别 80 4.2.4 FM广播中的导频信号 80 4.3 FM广播导频信号的PCL应用 81 4.3.1 导频目标回波和直达波的差拍特性 81 4.3.2 FM广播信号与其导频的模糊函数图比较 83 4.4 实测FM直达波信号的谱及应用问题 85 4.5 小结 88 参考文献 88 第5章 PCL信号处理与参数估计 90 5.1 引言 90 5.2 扩展广义互相关方法 90 5.2.1 信号模型 90 5.2.2 EGCC方法的频域实现――重叠保留算法 92 5.2.3 EGCC加窗方法 94 5.3 EGCC多普勒补偿及频率跟踪算法 96 5.3.1 EGCC中的频移损失 96 5.3.2 频移补偿及DDL因子分析 98 5.3.3 FFT剪枝算法 100 5.4 模糊函数处理算法 101 5.4.1 模糊函数处理的混合积滤波解释 102 5.4.2 模糊函数的分步简化处理 103 5.4.3 参数提取与内插估计 105 5.4.4 变参数下的跟踪问题 106 5.5 信噪比与估计方差 107 5.5.1 基本模型 107 5.5.2 计算实例和物理解释 108 5.6 基于FM信号的EGCC及模糊函数处理结果 109 5.7 小结 111 参考文献 111 第6章 基于PN和OFDM编码信号的PCL应用 113 6.1 引言 113 6.2 通信导频信号的PCL应用 113 6.2.1 雷达与通信间的关联性 113 6.2.2 通信导频信号的PCL特点 115 6.3 基于PN信号的PCL分析 116 6.3.1 PN序列信号模型及谱特征 116 6.3.2 PN信号的互模糊函数及多普勒容限分析 118 6.3.3 相位加权和循环移位解决PN码多普勒容限 121 6.4 基于OFDM信号的PCL分析 123 6.4.1 OFDM信号特征 123 6.4.2 针对COFDM的信号处理结构及直达波数字对消 125 6.5 仿真结果 127 6.5.1 CDMA系统导频信号仿真 127 6.5.2 OFDM系统导频信号仿真 128 6.6 小结 129 参考文献 129 第7章 基于脉冲雷达信号的PCL应用 131 7.1 实验场景的基本情况 131 7.2 直达波脉冲信号分析 132 7.2.1 天线扫描特性分析 132 7.2.2 直达波信号参数测量 134 7.3 无源相干处理与实验结果 135 7.3.1 回波信号相参性分析与预处理 136 7.3.2 脉冲积累处理 138 7.3.3 脉冲多普勒处理 141 7.3.4 MTI处理 143 7.3.5 恒虚警检测 146 7.3.6 双基地距离解算与显示校正 147 7.3.7 探测性能验证 148 7.4 讨论 149 7.5 小结 150 参考文献 150 第8章 多基地PCL系统信号模型 152 8.1 多基地PCL系统的拓扑结构和信号环境 152 8.1.1 拓扑结构 152 8.1.2 信号环境 153 8.2 基本假设 154 8.2.1 直达波信号模型 156 8.2.2 目标回波信号模型 158 8.3 信号模型的离散形式 159 8.4 小结 160 参考文献 160 第9章 无直达波条件下PCL系统的目标检测性能分析 163 9.1 信号模型 163 9.2 监视－监视检测统计量SS-GLRT 166 9.3 检测统计量 的概率分布 168 9.3.1 备择假设 169 9.3.2 零假设 170 9.3.3 与SNR的关系 170 9.4 讨论 171 9.5 仿真分析 174 9.5.1 检测性能 174 9.5.2 发射机和接收机数量对检测性能的影响 174 9.5.3 接收信号长度对检测性能的影响 176 9.5.4 模糊性能 176 9.5.5 静止目标检测 177 9.5.6 运动目标检测 178 9.5.7 数值计算量分析 180 9.6 小结 180 参考文献 181 第10章 有直达波条件下PCL系统的目标检测性能分析 183 10.1 信号模型 183 10.2 检测器 185 10.2.1 参考－监视检测器RS-GLRT 186 10.2.2 监视－监视检测器SS-GLRT 188 10.2.3 匹配滤波检测器MF-GLRT 189 10.3 RS-GLRT检测统计量的分布 189 10.3.1 匹配滤波检测器MF-GLRT的分布 189 10.3.2 参考－监视检测器SS-GLRT的分布 190 10.3.3 与SNR和DNR的关系 193 10.4 RS-GLRT与SS-GLRT的对比分析 193 10.4.1 监视－监视通道处理 193 10.4.2 参考－监视通道处理 195 10.5 仿真分析 195 10.5.1 检测性能分析 196 10.5.2 模糊性能 198 10.5.3 低 区 199 10.5.4 高DNR区 201 10.5.5 过渡区 203 10.6 讨论 205 10.7 小结 206 参考文献 207 第11章 AMR、PCL和PSL的统一检测理论框架 208 11.1 AMR、PCL和PSL间的区别与联系 209 11.2 AMR、PCL和PSL的信号模型 210 11.2.1 AMR的信号模型 210 11.2.2 多基地PCL的信号模型 210 11.2.3 无源定位系统PSL的信号模型 211 11.3 AMR、PCL和PSL的检测器 211 11.3.1 匹配滤波GLRT检测器 211 11.3.2 监视－监视GLRT检测器 212 11.3.3 参考－监视GLRT检测器 212 11.4 小结 214 参考文献 214 附录A 远场差分距离近似推导 215 附录B 参考通道和监视通道的形成 216