基于时间反演的多目标信号自适应配对方法_冯菊

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1、第13卷第30期2013年10月科学技术与工程Vol.13No.30Oct．20131671—1815(2013)30-9057-04ScienceTechnologyandEngineering2013Sci.Tech.Engrg.通信技术基于时间反演的多目标信号自适应配对方法冯菊廖成张扬(西南交通大学电磁场与微波技术研究所，成都610031)摘要信号配对是多目标无源探测需要解决的首要问题，若目标辐射信号具有相同特征，采用传统的信号分类配对方法难以实现有效的配对，从而产生虚假目标。提出了一种基于时间反演的多目标信号自适应配对方法，通过

2、收发信道的匹配滤波特性，在时域和空域上对干扰信号进行滤除，使目标信号在探测空间中自适应地形成时空聚焦区域，并在焦点处反演出目标辐射波形，自适应地实现了接收信号的配对。仿真结果验证了本方法的正确性和实用性。关键词无源探测信号配对时间反演中图法分类号TN911．23;文献标志码A无源探测系统自身不发射电磁波，通过接收目自适应地实现信号配对，可以有效地解决复杂电磁标的主动辐射波或由被照射目标的回波实现定位环境中相似信号配对的问题。和跟踪。因此难以被敌方的侦察系统所发现，可避1时间反演技术免反辐射导弹的攻击，具有很强的生存能力，在当［1，2］今战

3、争环境下，有着重要的地位和作用。该系1.1时间反演原理统一般采用多站协同工作，在探测区域存在多目标时间反演法是指阵列接收到目标源发射的时的条件下，信号配对的问题成为了无源探测首先要域信号后，将其进行时间反演，再将其通过相应的解决的关键问题。传统的配对方法利用脉冲重频、阵列天线发射出去，即先入后出、后入先出，时间反幅度、脉宽等参数对信号进行分选，然后采用信号演波将自适应地在时域和空域聚焦。这种接收、处去交错技术、直方图法或动态关联法等，实现信号理和发射信号的阵列称为时间反演镜(timereversal［1—7］配对。但当探测环境中存在多个相

4、似源，具有mirror，TＲM)。图1所示框图说明了时间反演技术相同的脉冲特征，采用上述方法进行处理，难以实执行的步骤及原理。现有效配对，容易产生虚假目标。时间反演技术是一种自适应的时-空聚焦技［8］术，在没有信号波形先验知识的情况下，如果将接收信号进行时间反演，在虚拟环境中重新发射，各路反演波会自适应地在目标所在位置聚焦，并在时域上以反演波的形式重建。该技术利用了时间反演电磁波在时域和空域上的双重匹配滤波特性，图1时间反演镜自适应聚焦原理框图2013年5月29日收到，6月9日修改国家自然科学基金-中物院(1)TＲM阵列接收源信号。设在空

5、间r0处存联合基金项目(11076022)、高功率微波技术重点在一信源，其辐射波形为z(t)。该信号被TＲM阵列实验室基金(2012-LHWJJ．006)资助第一作者简介:冯菊(1979—)，四川人，讲师，博士研究生。研究接收并记录，第m个阵元所接收的信号为方向:时间反演电磁波。E-mail:fengju_fj@163．com。sm(t)=z(t)h0m(t)(1)9058科学技术与工程13卷式(1)中，h0m(t)=A0mδ(t－t0m)为自由空间中源与2基于时间反演的信号配对技术第m个阵元之间的冲激响应。(2)TＲM阵列采集信号并进

6、行时间反演及重当探测空间有N个目标存在时，其辐射的信号发。各阵元将采集的信号进行时间反演处理，即在为zn(t－tpn)(n=1，2，…，N)，tpn是其峰值出现时时间轴上进行反转，得到时间反演信号sm(－t)。间，来波方向为θn(n=1，2，…，N)。采用M阵元的(3)反演波的接收。在探测应用中，(1)、(2)均匀直线阵进行接收，阵元间距为d。经过时间反演步骤是实际的物理过程，而(3)步骤往往采用计算步骤得到的反演波为MN机仿真对信号进行处理，虚拟传播环境及发射过zr(t)=∑∑zn(－t+tp)hnm(－t)程。所有的阵列单元同时将

7、其接收处理的时间反m=1n=1MN演信号重新发射回去，在虚拟的探测空间中任意一hmr(t)=∑∑AnmAmrzn(－t+m=1n=1点r所接收的信号为tp)δnmδmr(6)Mzr(t)=∑sm(－t)hmr(t)=式(6)中m=1δmiδmr=δ(－t+mdsinθn)δ(t－mdsinθr)。M∑z(－t)h0m(－t)hmr(t)(2)当r=n时，第n个目标的收发信道匹配，滤除m=1了其他信号zm(t)(m≠n)的干扰，在θn方向实现hmr(t)=Amrδ(t－tmr)为阵元m与空间任意点r之M2间的冲激响应。聚焦，并反演出只

8、与zn(t)有关的信号∑NAnmzn×m=11.2时间反演的时空聚焦特性(－t+tp)，与其他方向的信号无关。可见，通过时根据电磁场的互易定理可知，在线性空间中，空聚焦的方式实现了信号的自适应