一种跳频宽带多网信号侦收方法及系统

四川九洲电器集团有限责任公司 杨 亚 黎 亮 何 敏 汪小林

本文提供一种跳频宽带多网信号侦收方法，通过对接收的信号进行多信道化处理，在时间和各个接收通道上进行能量积累，找出能量符合要求的时间点和对应的频点。再将对应频率和时间点的各个通道数据进行空间频率估计，最终求解出对应的方位。解决传统跳频信号侦收方法处理流程复杂、工程化实现困难和进行多网信号侦收能力差的问题。另外，对于单网和多网信号均有较好的目标帧收能力。本文提出的方法已在工程中实现和验证。

跳频通信具有抗干扰能力强、截获概率低、抗衰落能力强和多址组网能力等优势，基于跳频体制数据链在未来信息化战争中具有重要作用，作为非协作第三方，快速有效地从复杂电磁环境中检测出跳频信号，并对其参数进行估计，是跳频信号监测的难点。开展基于跳频体制的数据侦收处理研究具有十分重要的理论意义和现实意义。

现有的利用谱图时频分析估计Link6跳频信号参数的方法，不能满足实时性要求。基于构建神经网络的侦收方法处理流程复杂，工程化实现困难。

1 算法原理

本文提出的跳频宽带多网信号侦收方法，通过对各通道接收信号进行多信道化处理，在时间和各个接收通道上进行能量积累，找出能量符合要求的时间点和对应的频点，有效解决传统跳频信号侦收方法处理流程复杂、工程化实现困难和进行多网信号侦收能力差的问题。包括以下几个处理步骤。

1.1 预处理

将信号进行下变频、滤波、插值抽取等处理，变换成合适采样率的基带或中频带信号。

1.2 信道化处理

对各通道的宽带采样信号进行多信道化处理，得到多个窄带信道的信号，便于后续处理在各个窄带上进行。针对第m个通道的采样信号，采用多相滤波方式进行多信道化处理后再进行N点FFT，得到第m个通道的N个窄带信号。

1.3 能量积累

将M个通道对应的各个窄带信道和时间的信号进行积累。（1）获取第m个通道N个窄带信道的信号元素Sm，记为：

矩阵中每一行表示该窄带信道各个时间点的信号值，M表示通道号；

（2）对信号元素Sm进行平方求和得到信号能量累积结果S；

1.4 检测

针对每个窄带信道，在时间维度上进行积累，对能量集中的检测点，找出凝聚点，对窄带信道的凝聚点进行联合处理并检测出目标时隙信号。

（1）对信号能量累积结果S的第n个窄带信道sn(t)进行滤波得到Pn(P), P=1, L, P，其中P为Pn(P)的长度；

（2）初始化令Iist=1；

（3）对于Pn(P), P=2, L, P，判断Pn(P)和Pn(P)对应的时间间隔是否大于信号持续时间采样数阈值，若是则令Iist=P，Iist=P，重复3；否则进入4；

（4）若Pn(P) < Pn(Ilst)，则Pn(P) 记为无效点；

若Pn(P) ≥Pn(Ilst)，则最邻近候选点Pn(Ilst)记为无效点，且Pn(P)记为候选点；

（5）去除所有无效点，保留所有候选点得到第n个窄带信道的凝聚点：

1.5 方位求解

间方位，在显示终端进行结果显示。

所述跳频宽带多网信号侦收系统包括：采样处理模块，多信道化处理模块，能量累积模块，检测模块和空间方位获取模块；

采样处理模块将各通道接收的790MHz的信号下变频到基带360MHz，再对各基带信号进行AD采样得到采样信号；

上述系统在不同的信噪

（2）计算向量d的自相关矩阵为?，并基于?计算向量y；

（3）由向量y进行线性拟合得到目标时隙信号的空间方位。

具体地，基于?根据式：

计算向量y，其中angle(●)表示求相位运算，单位为rad。

对向量y进行一次直线拟合，拟合后的斜率记为α；根据式：

计算目标时隙信号的空间方位θ。

2 仿真分析和工程实现实例

如图1所示，基于一种跳频宽带多网信号侦收方法，以JTIDS/Link16战术数据链信号为例，通过天线接收到Link16的信号，经过跳频宽带多网信号侦收系统的处理得到目标时隙信号及其对应的空比（SNR）下进行处理，对其检测性能进行分析，描述信噪比在-25dB到-21dB的情况下，随信噪比（SNR）变大检测概率和虚警概率的变化。结果如图2和图3所示。

图1 基于JTIDS/Link16战术数据链信号侦收系统结构示意

图2 检测概率随信噪比变化图

图3 虚警概率随信噪比变化图

由图2可知，检测概率随SNR的增加而单调增加，当SNR从-25dB增加到-21dB时，检测概率从约0.86下降到约0.1。

由图3可知，虚警概率随SNR的增加而单调下降，当SNR从-25dB增加到-21dB时，检测概率从约0.22增加到约0.9。

结束语：本文提出一种跳频宽带多网信号的侦收方法和系统，利用时间维度、频率维度和通道维度能量积累思想检测目标，提供可靠的目标时隙、频率和方位信息。该检测方法利于工程化实现，提升检测概率，能自动适应全空域、全方位各种目标的处理需求，鲁棒性好，对于复杂背景、噪声干扰等复杂情况下的跳频信号侦收效果好，适用于单网和多网宽带信号侦收。