用于被动双基地雷达目标检测的回波共存参考通道处理

为何隐蔽回波很重要

现代防空与监视系统越来越依赖“被动”雷达——它监听现有的广播电视或无线电信号，而不是发射自有的强脉冲。这让雷达成本更低且更难被发现。但使用他人的信号也有弊端：本应包含干净广播拷贝的参考通道，可能暗中包含来自飞机和其他目标的微弱反射。本文探讨这些隐藏回波如何误导雷达，并提出一种清理方法，使真实飞机凸显出来，而“幽灵”探测则消失。

倾听而非发声

被动双基地雷达至少使用两个监听通道。其一是参考通道，主要指向发射源，例如数字电视塔或调频电台，以捕获强的广播信号版本。另一是监视通道，指向天空以收集来自飞机的回波，同时也接收到强烈的不希望信号，如直接广播和来自建筑、山丘及地面的反射——统称为“杂波”。标准处理首先尝试消除这些杂波，然后形成距离—多普勒图，这是一张二维图像，显示物体的远近（距离）和运动速度（多普勒频移）。

当“干净”通道并不干净时

大多数先前的方法默认参考通道不含目标回波，或认为任何目标能量微乎其微可被忽略。作者表明这并不现实。由于参考波束宽且具有显著的旁瓣，它也会接收到飞机回波。当这些被污染的参考信号用于消除杂波并构建距离—多普勒图时，会出现两类问题。首先，真实目标的一部分能量会被意外抵消，从而降低检测难度。其次，会在相同速度但不同距离处出现一列额外的明亮点。这些是虚假目标：当参考通道中不想要的目标回波与监视通道中的多条反射路径相互作用时产生的数学伪像。

将真实飞机与其幽灵分开

研究人员分析了当参考通道同时包含直接广播和目标回波时，常用的杂波消除算法如何重塑信号。他们发现虚假目标的位置并非随机。在距离—多普勒图中，真实目标沿一条多普勒线首先出现，而每个虚假目标相对于该真实目标恰好远出与某一强多径反射相同的时延。这种规则间隔提供了实用规则：当两个明亮点具有几乎相同的多普勒但其距离相差某已知的杂波时延时，较近的点是真实目标，较远的点是它的幽灵。即便杂波时延事先未知，杂波消除滤波器内部的权重模式也会揭示应关注的时延差。

在源头清理参考信号

与其在距离—多普勒图上逐一抹去每个幽灵点，作者建议回到源头：参考通道中额外的目标回波。他们的方法利用已经处理过的残余信号和学得的杂波消除权重来重建该目标回波在参考通道内应具有的样子。一旦估计的回波被正确平移和缩放，就从参考信号中将其减去，从而生成不再携带该目标的“清洁”参考信号。随后系统使用此清洁参考重新运行杂波消除和距离—多普勒处理。在仿真中，幽灵链消失，真实目标的主峰明显增强，以前被埋没在检测阈值以下的目标得以显现。

实际意义

对于被动雷达系统的操作人员，这项研究传达了一个明确的信息：把参考通道视为完美干净可能导致漏检和由幽灵轨迹引起的误报。通过学习识别幽灵的几何模式，然后从参考通道中移除其根源回波，所提出的方法恢复了损失的信号能量并简化了目标图像。通俗地说，它教会雷达在镜厅中区分真实飞机与误导性的回波，从而让被动雷达在空中交通监控和防御监视等任务中更可靠。

引用: Luo, Z., Che, J. & Ji, F. Echo-coexisting reference channel processing for target detection in passive bistatic radar. Sci Rep 16, 7629 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39039-9

关键词: 被动雷达, 双基地雷达, 虚假目标, 杂波消除, 目标检测