發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 20:17

　　 隨著空間信號環(huán)境的日益豐富,以及當(dāng)今時(shí)代精確制導(dǎo)等高精尖武器的大量裝備,使得常規(guī)雷達(dá)的生存環(huán)境的惡化。經(jīng)過無源雷達(dá)的誕生和發(fā)展,使得人們對于依靠外輻射源雷達(dá)的研究熱情迅速提升。根據(jù)外輻射源的全天候以及安全性等方面考慮,本文選取GNSS(Global Navigation Satellite System)信號作為雷達(dá)的外輻射源。假定接收機(jī)位于距地面30Km到60Km的臨近空間浮空器平臺(tái)上。接收機(jī)無須主動(dòng)發(fā)射信號只需接收目標(biāo)反射的GNSS信號,使得設(shè)計(jì)成本大幅降低。同時(shí)也為戰(zhàn)時(shí)的預(yù)警偵查提供了一種可靠途徑。針對大型海面目標(biāo)的探測在未來具有很大的軍事應(yīng)用價(jià)值,同時(shí)對艦船的探測和編目也具有很高的應(yīng)用價(jià)值。因此本文基于對大型海面目標(biāo)雷達(dá)特性的研究,完成了對于基于GNSS-R(GNSS reflectometry)信號的外輻射源雷達(dá)探測距離的研究。首先文中分析了通用的GNSS信號的生成方式和其調(diào)制譜特性,為文章的研究主體奠定了研究基礎(chǔ)。進(jìn)而對GNSS信號的相關(guān)函數(shù)以及反射信號的信號特征做了研究和闡述。對于外輻射源雷達(dá)的雷達(dá)方程研究可以得出海面目標(biāo)的RCS(Radar Cross Section)與目標(biāo)最遠(yuǎn)探測距離的關(guān)系。針對GNSS信號經(jīng)過目標(biāo)反射后信號強(qiáng)度微弱的特點(diǎn),本文研究了相關(guān)的弱信號接收策略,通過相干非相干累積等累積算法、高增益天線或者天線組網(wǎng)接收的方式使得接收載噪比得到改善。同時(shí)針對接收機(jī)若干接收通道對于不同的擴(kuò)頻碼以及載波頻率的情況進(jìn)行分集接收,提高接收靈敏度。針對不同調(diào)制體制下的導(dǎo)航信號進(jìn)行捕獲仿真,最終得出不同條件下信號的最低捕獲載噪比。通過仿真實(shí)驗(yàn)并對結(jié)果進(jìn)行分析得出各種累積算法下信號的捕獲概率情況,對天線組網(wǎng)模式下對于信號捕獲性能的提高進(jìn)行定量分析。分析了具有導(dǎo)頻信號的新一代GNSS信號捕獲所具有的突出優(yōu)勢;通過信號不同信噪比下的捕獲情況得出,在保證對給定海面目標(biāo)檢測概率不低于90%時(shí)的最遠(yuǎn)探測距離。最后總結(jié)了整篇文章的工作重點(diǎn),并且進(jìn)一步提出了目前研究中的不足和后續(xù)應(yīng)該改進(jìn)的地方。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：E925
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
        1.1.1 外輻射源雷達(dá)概述
        1.1.2 外輻射源雷達(dá)的優(yōu)勢
    1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
        1.2.1 GNSS-R技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 組網(wǎng)接收方式現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要工作及目標(biāo)
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 GNSS導(dǎo)航信號及雙基地雷達(dá)方程
    2.1 常規(guī)GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航信號
    2.2 其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航信號
        2.2.1 BOC調(diào)制原理
            2.2.1.1 BOC調(diào)制信號的相關(guān)特性
        2.2.2 AltBOC信號的調(diào)制原理
            2.2.2.1 非恒包絡(luò)AltBOC信號
            2.2.2.2 恒包絡(luò)AltBOC信號
    2.3 雙基地雷達(dá)特性
        2.3.1 雙基地雷達(dá)方程
        2.3.2 海面目標(biāo)雷達(dá)截面積
        2.3.3 最遠(yuǎn)探測距離
        2.3.4 信噪比等值線
    2.4 本章小結(jié)
第三章 GNSS-R信號設(shè)計(jì)
    3.1 反射信號理論概述
        3.1.1 GNSS-R幾何關(guān)系
        3.1.2 GNSS-R反射系數(shù)
    3.2 反射信號特性簡介
    3.3 反射信號相關(guān)函數(shù)
        3.3.1 反射信號相關(guān)函數(shù)
        3.3.2 反射信號相關(guān)值的計(jì)算方法
            3.3.2.1 反射信號二維相關(guān)函數(shù)的離散形式
            3.3.2.2 二維相關(guān)值的計(jì)算方式
    3.4 反射信號接收機(jī)通用模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 GNSS-R信號的捕獲策略
    4.1 信號搜索策略
        4.1.1 線性搜索捕獲法
        4.1.2 頻率并行搜索捕獲法
        4.1.3 碼相位并行搜索捕獲法
    4.2 信號捕獲的基本累積方法
        4.2.1 相干累積
        4.2.2 非相干累積
        4.2.3 差分相干積分
    4.3 弱信號捕獲策略
        4.3.1 捕獲輸入的信噪比
        4.3.2 弱信號捕獲策略設(shè)計(jì)
            4.3.2.1 高增益天線接收
            4.3.2.2 多結(jié)點(diǎn)組網(wǎng)接收方式
        4.3.3 采用頻率分集、擴(kuò)頻碼分集等方式分集接收
            4.3.3.1 擴(kuò)頻碼分集
            4.3.3.2 載波頻率分集
    4.4 弱信號累積算法的檢測概率
        4.4.1 相干累積概率
        4.4.2 半比特-非相干統(tǒng)計(jì)概率
        4.4.3 全比特-非相干統(tǒng)計(jì)概率
        4.4.4 非相干累積下半比特與全比特方式的比較分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 GNSS-R信號捕獲結(jié)果及分析
    5.1 GPS反射信號捕獲
        5.1.1 非相干累積時(shí)的仿真實(shí)驗(yàn)
        5.1.2 采用差分累積時(shí)的仿真實(shí)驗(yàn)
        5.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)
    5.2 新體制GNSS反射信號捕獲
        5.2.1 BOC信號的捕獲
            5.2.1.1 仿真實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 AltBOC信號的捕獲
            5.2.2.1 單邊帶捕獲
            5.2.2.2 雙邊帶聯(lián)合非相干捕獲
            5.2.2.3 雙邊帶聯(lián)合相干捕獲
    5.3 不同信噪比情況下信號捕獲結(jié)果
        5.3.1 不同信噪比條件下對BPSK信號的捕獲
        5.3.2 不同信噪比條件下對BOC信號的捕獲
        5.3.3 不同信噪比條件下對AltBOC信號的捕獲
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)

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本文編號：2889155