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基于GPS的无源雷达技术研究

杨进佩  
【摘要】:无源雷达具有反侦察、反干扰、反隐形、反辐射导弹、反低空突防方面等诸多优势,是现代雷达研究的一个重要领域。无源雷达本身不发射电磁波信号而只用目标辐射的电磁信号,这些目标辐射的电磁信号可能是目标自身发射的信号,亦或是第三方电磁波信号经目标反射后的电磁信号。本文研究使用后者信号的无源雷达。 可用的第三方电磁波信号包括地面广播电台、电视台、通信台站、直播电视卫星和导航定位卫星系统等发射的信号。目前,基于地面电视、数字调频广播的无源雷达已引起广泛的重视。然而,基于GPS信号的无源雷达尚处于探索阶段。GPS信号具有较高的安全性和全天候工作等优势,本文探讨这种信号在无源雷达中的应用,研究其系统的构成、处理模块以及实现技术,为将来的系统实用化打下基础。 本文的主要工作如下: 1.GPS信号源的设计与模拟 根据GPS信号产生原理和信号实际传播环境,本文首先设计了一个GPS信号模拟源;然后结合目标的几何特征,建立了运动目标轨迹的数学模型,为无源雷达研究提供模拟数据。 2.信号特征分析 分析了用于无源雷达照射源的典型商业无线电信号(广播、电视、移动通信和卫星)的模糊函数特性,在比较它们的距离和多普勒分辨力的基础上,进一步分析了GPS信号双基雷达模糊函数,同时也从双基雷达能量、距离、多普勒与分辨单元面积等方面的关系揭示了GPS信号性能优势,结果表明GPS信号可作为无源雷达照射源。 3.雷达系统设计 研究了基于GPS信号无源雷达的最大探测距离和定位算法,详细给出了GPS坐标系和雷达坐标系间的互换关系,然后阐述了本文研究的基于GPS信号的无源雷达系统。 4.信号处理技术 信号处理模块包括两部分:GPS直达信号处理和GPS目标信号处理。前者是为了提取一些技术参数,用于目标信号处理,实现目标检测和定位等。 (1)GPS直达信号处理 根据GPS直达信号接收通道分析,建立了相应的数学模型和模拟器;通过该模拟器可实现GPS直达信号的码、载波捕捉与跟踪以及导航信息的解调,从而提取无源雷达系统所需的技术参数,如时间同步信号、相参信号、基线距离、接收机位置等。 (2)GPS目标信号处理


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