基于GPS的無源雷達(dá)技術(shù)研究.pdf

1、無源雷達(dá)具有反偵察、反干擾、反隱形、反輻射導(dǎo)彈、反低空突防方面等諸多優(yōu)勢，是現(xiàn)代雷達(dá)研究的一個重要領(lǐng)域。無源雷達(dá)本身不發(fā)射電磁波信號而只用目標(biāo)輻射的電磁信號，這些目標(biāo)輻射的電磁信號可能是目標(biāo)自身發(fā)射的信號，亦或是第三方電磁波信號經(jīng)目標(biāo)反射后的電磁信號。本文研究使用后者信號的無源雷達(dá)。 可用的第三方電磁波信號包括地面廣播電臺、電視臺、通信臺站、直播電視衛(wèi)星和導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)等發(fā)射的信號。目前，基于地面電視、數(shù)字調(diào)頻廣播的無源雷達(dá)已

2、引起廣泛的重視。然而，基于GPS信號的無源雷達(dá)尚處于探索階段。GPS信號具有較高的安全性和全天候工作等優(yōu)勢，本文探討這種信號在無源雷達(dá)中的應(yīng)用，研究其系統(tǒng)的構(gòu)成、處理模塊以及實現(xiàn)技術(shù)，為將來的系統(tǒng)實用化打下基礎(chǔ)。 本文的主要工作如下： 1．GPS信號源的設(shè)計與模擬 根據(jù)GPS信號產(chǎn)生原理和信號實際傳播環(huán)境，本文首先設(shè)計了一個GPS信號模擬源；然后結(jié)合目標(biāo)的幾何特征，建立了運動目標(biāo)軌跡的數(shù)學(xué)模型，為無源雷達(dá)研究提供

3、模擬數(shù)據(jù)。 2．信號特征分析 分析了用于無源雷達(dá)照射源的典型商業(yè)無線電信號（廣播、電視、移動通信和衛(wèi)星）的模糊函數(shù)特性，在比較它們的距離和多普勒分辨力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了GPS信號雙基雷達(dá)模糊函數(shù)，同時也從雙基雷達(dá)能量、距離、多普勒與分辨單元面積等方面的關(guān)系揭示了GPS信號性能優(yōu)勢，結(jié)果表明GPS信號可作為無源雷達(dá)照射源。 3．雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計 研究了基于GPS信號無源雷達(dá)的最大探測距離和定位算法，詳細(xì)給出

4、了GPS坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系間的互換關(guān)系，然后闡述了本文研究的基于GPS信號的無源雷達(dá)系統(tǒng)。 4．信號處理技術(shù) 信號處理模塊包括兩部分：GPS直達(dá)信號處理和GPS目標(biāo)信號處理。前者是為了提取一些技術(shù)參數(shù)，用于目標(biāo)信號處理，實現(xiàn)目標(biāo)檢測和定位等。 （1）GPS直達(dá)信號處理 根據(jù)GPS直達(dá)信號接收通道分析，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和模擬器；通過該模擬器可實現(xiàn)GPS直達(dá)信號的碼、載波捕捉與跟蹤以及導(dǎo)航信息的解調(diào)，從而

5、提取無源雷達(dá)系統(tǒng)所需的技術(shù)參數(shù)，如時間同步信號、相參信號、基線距離、接收機(jī)位置等。 （2）GPS目標(biāo)信號處理 首先進(jìn)行了GPS目標(biāo)信號增強(qiáng)技術(shù)研究，包括高增益的天線設(shè)計和抗多路徑信號技術(shù)；然后提出了用于目標(biāo)信號檢測的二維匹配濾波器組和碼分匹配濾波器組方法；最后對GPS目標(biāo)信號的合作與非合作式接收機(jī)檢測性能進(jìn)行了評價。 5．目標(biāo)成像與跟蹤 根據(jù)GPS目標(biāo)信號在大地測繪中的應(yīng)用，探討了基于GPS信號的空間目標(biāo)