GNSS信号用于双/多基地无源雷达目标探测方法研究

GNSS信号因其全天候、无盲区和绝对安全等特性，用于无源雷达信号源的优势是其它空间电磁信号无法比拟的，但是，其信号波形、功率等不是专门为雷达设计的，目前，大多问题的解决方法都是参照传统雷达方法，很多解决问题的关键技术还非常欠缺。项目研究GNSS反射信号或散射信号形成机理，以及GNSS信号频率、功率、多普勒、卫星布局与目标探索距离、测量精度之间关系，并利用GNSS直达波辅助反射波接收，采用相干积分结合非线性随机共振和双块零拓展等方法来解决提高信号检测灵敏度。本项目用不同于传统雷达回波信号能量预算方法计算GNSS回波信号能量，有望解决关键问题，使GNSS信号作为无源雷达信号源的理论、算法研究更符合实际。这一项目成功实施后能为实现廉价的、更具隐蔽性、全天候的新体制雷达预警系统提供核心算法支持和设计参考，弥补现有我国防空系统的不足，实现对重点保护空域内隐身和低空目标的监视和跟踪。

本项目根据任务要求，主要从以下三个层次进行研究：（1）GNSS散射信号特点和反射信号模拟生成方法研究：攻克了卫星信号模拟多涉及的多项关键技术，自主创新并解决了高精度卫星信号发射时间推算技术、高动态载波相位控制技术、载波和码相位同步技术、多路及多系统信号同步技术、多体制模拟中频/射频信号的频率、卫星信号模拟器和接收机闭环测试系统等多项技术难题。为了模拟GNSS直达信号和反射信号，发明设计了一种GPS直达与多径信号模拟器及模拟方法；为了验证无源雷达系统的信号发射到接收处理的全部过程，设计实现了GNSS卫星信号模拟器与GNSS接收机闭环测试系统。（2）微弱GNSS信号接收方法研究：针对弱信号环境下的GNSS信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展差分相干捕获算法。该算法有效减小了相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失；为了在弱信号环境下准确估计卫星信号载噪比，提出一种可自适应调整估计时间，基于最大似然准则的载噪比估计算法；实现了一种高鲁棒灵敏度弱信号接收方法，形成一种基于快速傅立叶转换的估计环路；针对新型BOC导航信号接收的问题，提出了两种新型的自适应捕获算法。（3）目标探测和杂波抑制方法研究： 发明一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的方法及装置，利用C/A码辅助P码法来提高信号处理增益，可以解决或者减轻GPS的能量受限问题；提出一种多边低密度奇偶校验码校验点联合编码结构及其度分布优化方法,并提出码度分布优化方法；提出了采用最小均方误差波束能够获得更好的信号波形估计, 可以大大提高目标杂波比；研究了散射点的两种计算方法：S.C.Wu算法和二分法，分析了两种算法估计GNSS-R镜面反射点的有效性和特点，并根据两种算法测得的镜面反射点分析了散射信号的路径延迟，得到了散射点的区域变化和位置等信息。通过四年的研究，基本完成计划的所有研究内容。.本项目共发表科技论文28篇，其中SCI收录1篇，EI收录10 篇;出版专著1部；授权国家发明专利10项、实用新型专利18项、软件著作权7项。“高精度GNSS闭环校验关键技术与应用”获得广西技术发明二等奖。“多模卫星导航测试关键技术及应用” 获得卫星导航定位科技进步奖二等奖。合作指导2名博士生毕业，独立指导13 名研究生毕业。