一種跳頻寬帶多網信號偵收方法及系統

四川九洲電器集團有限責任公司 楊 亞 黎 亮 何 敏 汪小林

本文提供一種跳頻寬帶多網信號偵收方法，通過對接收的信號進行多信道化處理，在時間和各個接收通道上進行能量積累，找出能量符合要求的時間點和對應的頻點。再將對應頻率和時間點的各個通道數據進行空間頻率估計，最終求解出對應的方位。解決傳統跳頻信號偵收方法處理流程復雜、工程化實現困難和進行多網信號偵收能力差的問題。另外，對于單網和多網信號均有較好的目標幀收能力。本文提出的方法已在工程中實現和驗證。

跳頻通信具有抗干擾能力強、截獲概率低、抗衰落能力強和多址組網能力等優勢，基于跳頻體制數據鏈在未來信息化戰爭中具有重要作用，作為非協作第三方，快速有效地從復雜電磁環境中檢測出跳頻信號，并對其參數進行估計，是跳頻信號監測的難點。開展基于跳頻體制的數據偵收處理研究具有十分重要的理論意義和現實意義。

現有的利用譜圖時頻分析估計Link6跳頻信號參數的方法，不能滿足實時性要求。基于構建神經網絡的偵收方法處理流程復雜，工程化實現困難。

1 算法原理

本文提出的跳頻寬帶多網信號偵收方法，通過對各通道接收信號進行多信道化處理，在時間和各個接收通道上進行能量積累，找出能量符合要求的時間點和對應的頻點，有效解決傳統跳頻信號偵收方法處理流程復雜、工程化實現困難和進行多網信號偵收能力差的問題。包括以下幾個處理步驟。

1.1 預處理

將信號進行下變頻、濾波、插值抽取等處理，變換成合適采樣率的基帶或中頻帶信號。

1.2 信道化處理

對各通道的寬帶采樣信號進行多信道化處理，得到多個窄帶信道的信號，便于后續處理在各個窄帶上進行。針對第m個通道的采樣信號，采用多相濾波方式進行多信道化處理后再進行N點FFT，得到第m個通道的N個窄帶信號。

1.3 能量積累

將M個通道對應的各個窄帶信道和時間的信號進行積累。（1）獲取第m個通道N個窄帶信道的信號元素Sm，記為：

矩陣中每一行表示該窄帶信道各個時間點的信號值，M表示通道號；

（2）對信號元素Sm進行平方求和得到信號能量累積結果S；

1.4 檢測

針對每個窄帶信道，在時間維度上進行積累，對能量集中的檢測點，找出凝聚點，對窄帶信道的凝聚點進行聯合處理并檢測出目標時隙信號。

（1）對信號能量累積結果S的第n個窄帶信道sn(t)進行濾波得到Pn(P), P=1, L, P，其中P為Pn(P)的長度；

（2）初始化令Iist=1；

（3）對于Pn(P), P=2, L, P，判斷Pn(P)和Pn(P)對應的時間間隔是否大于信號持續時間采樣數閾值，若是則令Iist=P，Iist=P，重復3；否則進入4；

（4）若Pn(P) < Pn(Ilst)，則Pn(P) 記為無效點；

若Pn(P) ≥Pn(Ilst)，則最鄰近候選點Pn(Ilst)記為無效點，且Pn(P)記為候選點；

（5）去除所有無效點，保留所有候選點得到第n個窄帶信道的凝聚點：

1.5 方位求解

間方位，在顯示終端進行結果顯示。

所述跳頻寬帶多網信號偵收系統包括：采樣處理模塊，多信道化處理模塊，能量累積模塊，檢測模塊和空間方位獲取模塊；

采樣處理模塊將各通道接收的790MHz的信號下變頻到基帶360MHz，再對各基帶信號進行AD采樣得到采樣信號；

上述系統在不同的信噪

（2）計算向量d的自相關矩陣為?，并基于?計算向量y；

（3）由向量y進行線性擬合得到目標時隙信號的空間方位。

具體地，基于?根據式：

計算向量y，其中angle(●)表示求相位運算，單位為rad。

對向量y進行一次直線擬合，擬合后的斜率記為α；根據式：

計算目標時隙信號的空間方位θ。

2 仿真分析和工程實現實例

如圖1所示，基于一種跳頻寬帶多網信號偵收方法，以JTIDS/Link16戰術數據鏈信號為例，通過天線接收到Link16的信號，經過跳頻寬帶多網信號偵收系統的處理得到目標時隙信號及其對應的空比（SNR）下進行處理，對其檢測性能進行分析，描述信噪比在-25dB到-21dB的情況下，隨信噪比（SNR）變大檢測概率和虛警概率的變化。結果如圖2和圖3所示。

圖1 基于JTIDS/Link16戰術數據鏈信號偵收系統結構示意

圖2 檢測概率隨信噪比變化圖

圖3 虛警概率隨信噪比變化圖

由圖2可知，檢測概率隨SNR的增加而單調增加，當SNR從-25dB增加到-21dB時，檢測概率從約0.86下降到約0.1。

由圖3可知，虛警概率隨SNR的增加而單調下降，當SNR從-25dB增加到-21dB時，檢測概率從約0.22增加到約0.9。

結束語：本文提出一種跳頻寬帶多網信號的偵收方法和系統，利用時間維度、頻率維度和通道維度能量積累思想檢測目標，提供可靠的目標時隙、頻率和方位信息。該檢測方法利于工程化實現，提升檢測概率，能自動適應全空域、全方位各種目標的處理需求，魯棒性好，對于復雜背景、噪聲干擾等復雜情況下的跳頻信號偵收效果好，適用于單網和多網寬帶信號偵收。