[发明专利]一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法

说明书

本发明公开了一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法，涉及雷达探测领域，该方法包括：脉冲多普勒雷达在空中产生多个探测脉冲对海面巡航搜索；雷达利用多重相位通道的重频搜索对水面微动信号回波进行采样；雷达的信号处理机根据海浪杂波和水面微动信号相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，对采样信号进行处理得到水下声波目标的声波时域波形；根据声波时域波形的最大回波幅度位置控制雷达悬停在强度中心，根据回波幅度调整雷达重频参数，直至声波时域波形与雷达探测脉冲同步，实现水下声波与空中雷达波的时空同步以及时间同步，为跨介质探测实战应用提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及雷达探测领域，尤其是一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法。

背景技术

涉及到时空同步问题的雷达系统主要是双/多基地雷达，双/多基地雷达主要用于反隐身和反干扰，通常以主站、副站搭配方式工作，利用隐身飞机多基地角设置，多基地副站与主站间隔布局。隐身飞机除涂覆吸波材料外，还通过平滑的多面体机身，实现电磁波吸附的同时减少电磁波辐射方向的反射率，使电磁波反射到其它区域，通常反射角大约120°，多基地雷达利用这一特点，通过主站发射、副站在120°多基地角区域接收，实现反隐身。同时在反辐射导弹攻击时主站发射关机，副站随机交替发射主站接收，实现反导反隐身工作模式。多基地雷达时空同步主要在于主、副站之间的时间-相位-波束同步，其中时间-相位同步通过副站同步天线接收系统完成，将主站时钟信号通过同步天线发射到副站实现时间-相位同步，波束同步在主站控制下按照主站同步搜索和同步跟踪指令实现波束同步。

跨介质探测雷达时空同步的概念与双/多基地雷达有所不同，是两个未知主体之间基于先验知识的搜索握手盲同步，或者雷达基于先验知识对未知水下目标声波水面微动信号搜索盲同步，而且跨介质探测因为受限于空间到水下的场景变化限制，无法有效实现有线或无线直接同步，因此需要研究一种符合实际需求的时空同步方法。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法，通过探测脉冲扫描、重频扫描，实现静态、动态环境下信号长时间相参积累的高分辨微多普勒频率检测，并根据信号回波的回波幅度控制重频精调，实现水下声波与空中雷达波的波束同步和重频同步。

本发明的技术方案如下：

一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法，包括如下步骤：

脉冲多普勒雷达通过机载或无人机载方式在空中产生多个探测脉冲对海面巡航搜索；

当脉冲多普勒雷达接收到由水下声波目标引起的水面微动信号回波时，利用雷达的多重相位通道的重频搜索对水面微动信号回波进行采样；

雷达的信号处理机根据海浪杂波和水面微动信号相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，对采样信号进行处理得到水下声波目标的声波时域波形；

以巡航扫描过程中声波时域波形的回波幅度最大值对应的探测脉冲为中心，控制脉冲多普勒雷达悬停在强度中心，实现水下声波目标与空中雷达波的空间同步；

根据声波时域波形的每个相位通道的回波幅度调整雷达重频参数，直至回波幅度最大时确定声波时域波形与雷达探测脉冲同步、产生谐振现象，实现水下声波目标与空中雷达波的时间同步。

其进一步的技术方案为，雷达的信号处理机根据海浪杂波和水面微动信号相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，包括：

海浪杂波由无数海浪组成，存在浪峰和浪谷，浪峰和浪谷相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度为零、多普勒频率为零；

由水下声波目标在水面处引起的水面微动信号是高速周期变化的振动信号，水面微动信号的振动频率与水下声波目标的频率一致，水下声波目标的振动频率在10Hz-300Hz，声源级为140dB-160dB，声源深度为1-5米，面向脉冲多普勒雷达探测方向，水面微动信号的径向速度呈周期性高速变化、多普勒频率不为零。