一种基于阵列信号处理的短波侦察系统的设计及实现

收稿日期:2006-01-16　作者简介:朱文贵,男,1979年生,博士研究生,研究方向为阵列信号处理,跳频侦察;戴旭初,男,1963年生,副教授,研究方向为数字信号处理、非线性动力学、混沌同步理论及其应用;徐佩霞,女,1941年生,教授,博士生导师,研究方向为通信理论与信号处理.

一种基于阵列信号处理的短波侦察系统的设计及实现

朱文贵,戴旭初,徐佩霞

(中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽合肥230027)E-mail:zw engui@

摘　要:本文研究并实现了一个集宽带搜索、宽带测向、跳频搜索、窄带测向、窄带分析等功能于一体的短波阵列信号侦察系统.该系统采用阵列天线和短波射频信号低通采样的软件无线电结构,结合先进的空间谱估计、波束形成、零点对准等阵列信号处理技术,使新的短波侦察接收机与传统接收机相比,大大改善了整体性能.现场试验表明,本文设计的阵列信号处理系统性能优良、信号处理算法有效.关键词:阵列信号处理;软件无线电;空间谱估计;自适应波束形成

中图分类号:T P 393 文献标识码:A 文章编号:1000-1220(2007)04-0759-06

Design and Implementation of the High -frequency Reconnoitering System Based on Array Sig -nal Processing

ZHU W en-gui,DA I Xu-chu,X U Pei-x ia

(De p ar tment of E lectronic Eng ineer ing and I nf ormation Sc ience ,Univ er sity of S cience &T echnology of Ch ina ,H e f ei 230027,China )

Abstract :T his paper presents a desig n and of t he high-fr equency r econnoit ering system bring ing tog ether br oadband sig nal

searching ,bro adband sig na l direction finding ,fr equency -hopping sig nal searching ,narr ow band signal dir ectio n finding ,and

narr ow band sig nal analysis.T he sy st em adopts ar ray antennas a nd so ftw are -radio str ucture that samples high-frequency sig nal

in the low -pass for m ,and especia lly utilizes so me adva nced ar r ay sig nal pr ocessing technolog y such as spatia l spectr um estima-tio n,adapt ive beam-fo rm ing and nulling.T he field test show s that the pr esent ed system outper for ms t raditional high-fr equen-cy r eco nno iter ing receiv er ,and the adopted alg or ithms o f the arr ay signal pr ocessing ar e effectiv e .Key words :arr ay signal pr ocessing ;softw ar e-r adio;spatial spect rum estima tio n;adaptive beam-fo rm ing

1　引　言

随着现代短波信道技术、通信终端技术以及短波通信装备数字化和网络技术的发展,短波通信正经历由第二代通信装备向第三代通信装备的过渡.利用频率自适应、扩频、O FDM 、差错控制以及组网等技术,短波通信克服了原有的频段窄、通信容量小、信道稳定性差和易受干扰等缺点,使之得到了更广泛的研究和应用.在军事通信领域,短波通信技术的快速发展对短波通信侦察提出了新的要求,使得短波通信侦察接收机的设计面临新的挑战.虽然传统信号处理的一些改进算法能够提高现有短波侦察接收机的性能,但是其发展前景不容乐观,需要进一步改进短波侦察接收机的体系结构,并在新的结构上利用新的信号处理方法,来满足未来短波侦察对抗的要求.目前国外正在积极研究把先进的阵列信号处理技术应用到短波侦察领域当中,国内在这方面的研究也取得了相当的进展[1][2],但是远不能满足短波通信对抗的应用需求.

本文研究并实现了一个集宽带搜索、宽带测向、窄带测

向、窄带分析于一体的短波侦察系统.该系统利用了先进的阵列信号处理技术,具有以下特点:

1.高效性.本系统包含多级DSP 处理器,各种算法可以灵活地分配到各个处理器进行分布式处理.

2.灵活性.系统中各个信号通道和模块可以灵活地进行控制,它们既可以工作在不同的模式下也可以工作在相同模式下.

3.可重配置性.系统采用了基于射频低通采样的软件无线电结构,利用软件可对系统进行重新配置以实现不同的功能.

4.算法的先进性.利用先进的阵列信号处理技术,大大提高了系统的整体性能:

(1)采用宽带干涉仪测向技术,能对2M Hz 带宽内的单个或多个短波信号进行快速测向;

(2)采用超分辨率的窄带测向算法,对多个相干信号进行精确测向,解决了短波测向中多径现象对测向准确度的影响问题;

(3)利用自适应波束形成和零点对准技术,使阵列天线

小型微型计算机系统Jour nal o f Chinese Computer Systems 2007年4月第4期V o l.28N o.42007