[发明专利]一种基于GNSS前向散射特性的低空目标探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于GNSS前向散射特性的低空目标探测系统，其特征在于，包括GNSS全向天线、数字中频处理模块、数据量化模块、时基模块、ARM模块，所述ARM模块由GNSS卫星信号捕获处理模块、GNSS卫星信号跟踪处理模块、均值滤波器模块、目标峰值检测模块和目标预警模块组成，其中：

所述GNSS全向天线，与数字中频处理模块的信号输入端连接，用于实时接收探测区域内的GNSS卫星信号；

所述数字中频处理模块，数字中频处理模块的信号输出端与数据量化模块的信号输入端连接，用于将GNSS全向天线接收到的GNSS卫星信号进行实时采集并将GNSS卫星信号转换为中频信号；

所述数据量化模块，数据量化模块的信号输出端与GNSS卫星信号捕获处理模块的信号输入端连接，用于将数字中频处理模块转换的中频信号转化为2bit数字中频信号，并将2bit数字中频信号传送给GNSS卫星信号捕获处理模块；

所述时基模块，时基模块的信号输出端与数据量化模块的信号输入端和GNSS卫星信号捕获处理模块的信号输入端连接，用于向数据量化模块和GNSS卫星信号捕获处理模块传输时钟同步信号；

所述GNSS卫星信号捕获处理模块，GNSS卫星信号捕获处理模块的信号输出端与GNSS卫星信号跟踪处理模块的信号输入端连接，用于同步接收数据量化模块传送的2bit数字中频信号；

所述GNSS卫星信号跟踪处理模块，GNSS卫星信号跟踪处理模块的信号输出端与均值滤波器模块的信号输入端连接，用于接收GNSS卫星信号捕获处理模块接收到的2bit数字中频信号，提取2bit数字中频信号的跟踪环路的同相和正交信号，计算卫星信号幅值；

所述均值滤波器模块，均值滤波器模块的信号输出端与目标峰值检测模块的信号输入端连接，用于对GNSS卫星信号跟踪处理模块计算出的卫星信号幅值进行均值滤波处理；

所述目标峰值检测模块，目标峰值检测模块的信号输出端与目标预警模块的信号输入端连接，用于目标幅值检测，并根据设定的目标检测阈值判断是否出现目标；

所述目标预警模块，用于出现目标时进行预警提示。

2.一种基于GNSS前向散射特性的低空目标探测方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的一种基于GNSS前向散射特性的低空目标探测系统进行目标探测，具体步骤如下：

1)当目标经过探测区域时，GNSS全向天线实时接收卫星信号，通过数字中频处理模块将卫星信号转换成中频信号，通过数据量化模块将中频信号转化为2bit数字中频信号，并将量化后的2bit数字中频信号实时传送给ARM模块中的GNSS卫星信号捕获处理模块与GNSS卫星信号跟踪处理模块，GNSS卫星信号跟踪处理模块在跟踪环路中，提取即时路的同相和正交信号，进行卫星信号幅值计算：

其中，Mag为卫星信号幅值，I_P为跟踪环的同相信号，Q_P为跟踪环的正交信号，I_P和Q_P均从跟踪环路中实时获取；

2)确定均值滤波器模块中的均值Mag_avr：在目标未出现时，卫星信号幅值较为稳定，假设该段时间共有N个采样点，将第i个采样点的卫星信号幅值记为Mag_i，则均值Mag_avr表示为：

3)确定均值Mag_avr后，利用均值滤波器模块对步骤1)中的卫星信号幅值Mag进行均值滤波处理，均值滤波处理后的卫星信号幅值Mag_proc表示为：

Mag_proc＝Mag_avr-Mag；

4)完成步骤3)后，目标峰值检测模块选择邻近5个采样点的卫星信号幅值进行处理，假设目标经过探测区域时，共有M个采样点，则目标峰值检测模块处理后的目标信号幅值Mag表示为：

目标峰值检测模块处理后的目标信号幅值共有M-5个；

5)根据步骤4)的处理结果，确定目标检测阈值，记为D_Tres，则目标出现时的判断标准为：

目标未出现时的判断标准为：

6)根据步骤5)的判断标准，并设定目标检测阈值D_Tres为20，将目标峰值检测模块处理后的目标信号幅值与目标检测阈值进行比较，当判断有目标出现时，由目标峰值检测模块向目标预警模块发出控制指令，目标预警模块进行预警提示。