【摘要】：無人機(jī)的發(fā)展在給人們?nèi)粘Ｉ钜约皣儡娛聨肀憷耐瑫r(shí),也給城市的低空安全帶來了巨大威脅,需要采取一定措施對城市低空空域進(jìn)行監(jiān)測。無人機(jī)目標(biāo)具有飛行高度低、飛行速度慢以及雷達(dá)散射截面積小的特點(diǎn),被稱為“低慢小”目標(biāo)。外輻射源雷達(dá)在這種“低慢小”目標(biāo)檢測方面優(yōu)勢明顯。5G通信信號或?qū)⒊蔀槌鞘协h(huán)境中最為豐富的電磁資源,在5G民用通信網(wǎng)規(guī)劃之初,將其作為外輻射源雷達(dá)機(jī)會照射源進(jìn)行研究意義重大。因此,本文研究了基于5G信號外輻射源雷達(dá)的“低慢小”目標(biāo)檢測方法。主要研究內(nèi)容包含以下幾個方面:1)本文分析了基于5G信號的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)“低慢小”目標(biāo)檢測性能。根據(jù)現(xiàn)有的4G信號,分析了5G信號的結(jié)構(gòu)特性及關(guān)鍵技術(shù),結(jié)合其各項(xiàng)參數(shù)分析了系統(tǒng)的分辨性能,研究了系統(tǒng)受限于噪聲、雜波與干擾的“低慢小”目標(biāo)探測能力,從而得出來自基站的雜波與干擾嚴(yán)重影響雷達(dá)系統(tǒng)的探測能力。2)本文給出了三種可以對雷達(dá)天線接收信號中各基站雜波與干擾進(jìn)行抑制的方法,并對三種方法進(jìn)行了對比。a.基于時(shí)域處理的抑制方法:利用多重信號分類方法估計(jì)基站信號波達(dá)方向,通過波束形成技術(shù)獲取基站信號樣本,使用時(shí)域相消的ECA方法抑制該基站相關(guān)的干擾與雜波。b.基于空域處理的抑制方法,利用了特征分解與正交投影思想,可以得到較好的雜波及干擾抑制效果,且運(yùn)行時(shí)間較短。c.上述兩種方法抑制性能均受限于基站信號間的相關(guān)度,且沒有利用信號源的先驗(yàn)信息。因此,本文提出一種基于5G信號特性與先驗(yàn)信息的抑制方法,可以利用5G信號的物理小區(qū)標(biāo)識(Physical Cell Identifier,PCI)搜索,獲得當(dāng)前能量最強(qiáng)基站的PCI偏移量,根據(jù)基站PCI先驗(yàn)信息可知該基站位置,同樣采用波束形成方法獲取該基站信號,依次消除接收信號中來自各基站的雜波與干擾。3)本文研究了檢測前跟蹤(Track Before Detect,TBD)算法,介紹了幾種常見的TBD算法。傳統(tǒng)的TBD算法在被用于5G信號外輻射源雷達(dá)“低慢小”目標(biāo)檢測時(shí)具有能量擴(kuò)散等缺點(diǎn)。因此,本文利用方向加權(quán)和兩級門限思想對基于動態(tài)規(guī)劃的TBD算法進(jìn)行了改進(jìn),并對該算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證其有效性。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.51;TN929.5
【圖文】：

能自動監(jiān)控特定區(qū)域，并利用干擾無人機(jī)信號使其癱瘓，甚至可通過分析無人機(jī)信號追查到操作者的位置。圖1.1 “無人機(jī)衛(wèi)士”探測大疆“幽靈 2”無人機(jī)（2）外輻射源雷達(dá)探測技術(shù)自從蘇格蘭科學(xué)家 Robert Watson-Watt 于 1935 年完成了 Daventry 試驗(yàn)以來，外輻射源雷達(dá)已有約 85 年的發(fā)展歷史。外輻射源雷達(dá)的一個典型代表就是 1998 年美國的軍火商洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin Space Systems Company，LMT）研制出的第一代“沉默哨兵”雷達(dá)[9]。LMT 在 2004 年收購了捷克原廠，將“沉默哨兵”雷達(dá)進(jìn)行改進(jìn)，稱改進(jìn)后的雷達(dá)為“沉默哨兵Ⅲ”系統(tǒng)，它具有數(shù)字化、小型、輕便等特點(diǎn)，可以同時(shí)利用 8 個 FM 照射源工作，還能夠進(jìn)行組網(wǎng)應(yīng)用。近年來，基于 OFDM 調(diào)制的數(shù)字信號

第一章 緒論（Coded OFDM）調(diào)制的數(shù)字廣播信號（DigitalAudio Broadcasting，DAB）和數(shù)字視頻廣播信號（Digital Video Broadcasting，DVB）作為外輻射雷達(dá)機(jī)會照射源的想法由Poullin 于 2001 年提出，他證實(shí)了這種外輻射源雷達(dá)可以檢測到目標(biāo)[16]。另一種使用FM 信號的外輻射源雷達(dá) AULOS 雷達(dá)系統(tǒng)在采用傳統(tǒng) FM 信號進(jìn)行探測的基礎(chǔ)之上，又添加了已存在的地面數(shù)字電視 DVB-T（DVB-Terrestrial）信號作為照射源，因此該系統(tǒng)的工作模式是雙波段混合，從而使目標(biāo)的定位精度提高，該系統(tǒng)是由意大利的SELEX ES 公司所開發(fā)[16]。還有一些其他關(guān)于外輻射源探測技術(shù)的典型代表，主要包括：德國和法國合作研究的被動雷達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng) CORA，如圖 1.2 所示，它使用 DAB 和 DVB-T 信號作為照射源；法國 Thales 研制的最多 8 個 FM 信號為機(jī)會照射源的類似美國“沉默哨兵Ⅲ”系統(tǒng)的 HA100 外輻射源雷達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)；法國 ONERA 和 Thales 研制的 NECTAR 外輻射源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 DVB-T 信號為照射源；德國研制的 PARADE 寬帶外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)；而由德國的 Fgan 研究的基于 GSM 手機(jī)信號的被動雷達(dá)系統(tǒng) GAMMA。

(a) LTE 信號的模糊函數(shù) (b)零多普勒剖面圖2.2 4G LTE 模糊函數(shù)及其零多普勒剖面從圖 2.2(a)中可以看出，4G 信號的模糊函數(shù)在距離域和多普勒域均有一些高低起伏的模糊副瓣，從圖(b)中可以具體看出，周期性副瓣分為三類，其中峰值 1 對應(yīng)循環(huán)前綴周期，峰值 2 對應(yīng)子幀周期，峰值 3 對應(yīng)無線幀周期。對于 5G 信號的模糊函數(shù)而言，根據(jù)現(xiàn)有關(guān)于 5G 信號的論證[20,46-49]可知，相比于 4G 信號，由于使用了多參數(shù)集(Numerology)規(guī)則，使得 5G 信號子載波的間隔靈活可控，不再是固定的 15kHz 間隔，其幀結(jié)構(gòu)由固定結(jié)構(gòu)和靈活結(jié)構(gòu)兩部分組成。5G 還定義了一種 Mini-Slot 時(shí)隙架構(gòu)，可用于快速靈活的服務(wù)調(diào)度，5G 信號還包括了與 4G 信號類似的物理小區(qū)標(biāo)識（Physical Cell Identifier，PCI）等同步信號、物理廣播信道（Physical Broadcast Channel，PBCH）等物理信道結(jié)構(gòu)。濾波器組多載波（FilterBank based Muticarrier，F(xiàn)BMC）技術(shù)是 5G 關(guān)鍵技術(shù)的一種，為了實(shí)現(xiàn)信道的頻分復(fù)用，它利用濾波器組分割信道頻譜。發(fā)送端的多載波調(diào)制是通過合成濾波器組來實(shí)現(xiàn)的，接收端的多載波解調(diào)是通過分析濾波器組來實(shí)現(xiàn)的。上述的兩種濾波器組都是由一組并行的成員濾波器構(gòu)成，成員濾波器又都是利用原型濾波器進(jìn)行載波調(diào)制而得到

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