[发明专利]综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法

说明书

本发明公开一种综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法，属于雷达目标探测信号处理领域。本发明对两个无线电侦测雷达系统接收到的信号分别进行频谱分析和恒虚警检测；将两路时频域信号相同频点的信号矩阵进行互相关操作，得到两个无线电侦测雷达系统之间时差粗估计值；分别确定两路时频域信号相同频点的信号的相位差；确定相邻频点的相位差值，并结合频率差值，得到若干时差精确估计值；通过对多次时差精确估计值进行滤波处理，得到时差最终估计值；对多个无线电侦测雷达系统侦测接收信号进行两两之间时差精确估计，实现精确定位目标。本发明提高回波信号的信噪比，提高检测概率，提高时延估计精度，提高目标定位精度。

技术领域

本发明涉及一种综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法，属于雷达目标探测信号处理领域。

背景技术

无线电侦测作为维护国家安全和取得战场胜利的一种重要技术手段，被称为“第五维侦查空间”，在军事情报获取中起到重要作用。无线电侦测通过侦听、侦收和侧向三个方面的有机结合，能够实时有效掌握敌军情报，为作战行动提供情报保障。利用无线电侦测设备对空域中飞行目标物(如无人机等)或非合作辐射源发出的跳频信号，进行检测和定位，在无线电侦查方面具有重要意义。

近些年来，随着信息技术的发展，跳频信号成为一类被重点探测的通信信号，跳频通信系统在抗干扰、抗拦截、抗衰减等方面的独特优势，在军民通信系统方面得到广泛应用，如战场侦查、重点空域防御、空中目标监视等应用场景。

与主动雷达采用发射电磁波信号的方式实现目标探测不同，无线电侦测设备是通过被动接收目标上电子设备发射的电磁波信号来实现对目标的探测。由于无线电侦测设备不发射信号只能接收信号，其无法得知电磁波离开目标的时间，难以直接确定目标与无线电侦测雷达之间的距离，所以无线电侦测雷达系统要实现定位测距一般需要多个无线电侦测观测站来实现，即利用多个无线电侦测观测站同时测量空中目标发射电磁波信号的信号到达时间差来完成测距定位，目标发射电磁波信号到达多个无线电侦测观测站的时间差构成一个双曲面(线)，多个双曲面(线)相交确定目标的位置。

在侦测空中电磁波信号过程中，无线电侦测雷达系统首先会对接收到的回波信号进行频谱分析，若发现频谱中存在特征信号(如步进频信号等)，则判定存在空中目标；然后对两观测站接收到的回波信号进行互相关操作，得到时延差；最后多组两观测站进行互相关操作，得到多组时延差，完成多个双曲线绘制交叉，完成目标在空中的定位。在无线电侦测雷达系统侦测空中电磁波信号过程中，受限于接收到的回波信号带宽和信噪比，存在目标定位精度不高的问题。针对跳变频回波信号仅仅采用互相关操作，估计时延差以完成定位，其目标定位精度远达不到最佳值。因此，亟需对无线电侦测雷达系统接收到的跳变频回波信号进行最有效利用，提高时延估计精度，以提高无线电侦测雷达系统对空中目标的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法，利用跳变频信号互相关操作和相邻频点的相位差，提高回波信号的信噪比，提高检测概率，结合利用相邻频点的互相关峰值的相位差求时延，实现对两部无线电侦测雷达系统之间的时差进行纳秒级精确估计，避免时差估计模糊，并进一步提高时差估计精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法，通过跳变频信号互相关操作和相邻频点的相位差对两部雷达之间的时差进行纳秒级精确估计：当无线电侦测雷达系统侦测到有效目标时，对两个无线电侦测雷达系统接收到的信号分别进行频谱分析和恒虚警检测；将两路时频域信号相同频点的信号矩阵进行互相关操作，得到两个无线电侦测雷达系统之间时差粗估计值；分别确定两路时频域信号相同频点的信号的相位差，即互相关操作得到的对应频点的峰值的相位；确定相邻频点的相位差值，并结合频率差值，得到若干时差精确估计值；通过对多次时差精确估计值进行滤波处理，得到时差最终估计值。

本发明的一种综合时差和相位差分析的纳秒级时差估计方法，包括如下步骤：