CN102223186B - 一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法及系统，该方法包括以下步骤：步骤一，设置一个中心处理节点和若干个感知节点；步骤二，中心处理节点选择某几个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，获得感知结果；步骤三，中心处理节点对所述感知结果进行处理，得出转动扫描雷达的特征信息。通过本发明所述方法可以准确识别转动扫描雷达，且在小于一个雷达扫描周期的时间内确认转动扫描雷达扫描方向，在小于两个雷达扫描周期的时间内进一步确定已感知雷达的扫描周期和具体位置等相应参数，无需已知雷达系统的先验信息，感知时间短，效率高，可靠性强，使次级通信系统能够合理、高效地共享雷达频段，同时避免对雷达无线电测定业务的干扰。

Description

一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法及系统

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种通信系统与雷达共存的认知无线电系统中的频谱感知方法，尤其涉及一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法及系统。

背景技术

近年来，随着各类无线通信系统标准的制定，无线通信网络的布置，以及新无线业务的不断出现，对无线频谱的需求越来越大。而且，无线通信网络经过1G(第一代无线通信系统)、2G和3G的发展，目前正向新一代4G/B3G无线通信网络发展，将实现随时、随地的无缝宽带无线接入，也称为IMT-Advanced系统。新一代4G/B3G无线通信系统提出了更大的频谱资源需求。

传统的固定频谱分配方式将固定大小的频谱分配给不同的无线接入系统独占性地使用。不同无线接入技术分配的频谱之间使用保护频谱间隔隔开，这样就避免了无线接入系统之间的干扰问题。但是，传统的固定频谱分配不能适应频谱需求在时间和空间上的变化，因而导致了频谱利用率较低。大量的无线电频谱测量的统计结果表明，由于不均匀的频谱占用，大量的频段在多达85％的时间内处于闲置不用的状态，造成了频谱资源的浪费。

为了提高频谱利用率，人们在软件无线电概念的基础上提出了认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术。美国联邦通信委员会(FCC)2002年发布的频谱政策特别工作组(SPTF)报告，对频谱资源的使用政策具有深远的影响。报告设定了认知无线电工作组，并于2003年5月在华盛顿成立，随后在2004年3月在美国拉斯维加斯召开了一个认知无线电的学术会议，标志着认知无线电技术正式起步。CR技术通过机会式地利用“空白频谱”，能有效地提高频谱利用率。由于其能有效地缓解无线频谱的短缺和提高频谱利用率，近年来受到研究者极大的关注。2004年11月第一个基于认知无线电的无线标准IEEE802.22工作组成立，用于解决运营在广播电视频段的认知无线区域网技术。IEEE802.22工作组的主要任务是开发和建立一套基于认知无线电技术，在现有电视频段利用暂时空闲的频道进行无线通信的区域网空中接口标准。2004年12月专门成立了致力于解决共存问题的IEEE802.16h工作组，致力于改进如策略、媒质访问控制层(Media Access Control，MAC)增强等机制以确保基于WiMAX的免授权系统之间、与授权系统之间的共存。另外，IEEE802.11h标准的出现解决了无线局域网与雷达设备的共存问题。最近，“ITU-R Report on Cognitive Radio Systems in theland mobile service”提出在IMT-Advanced系统中使用CR技术来提高频谱利用率。

目前，在利用CR技术实现无线局域网与雷达设备的共存方面，人们进行了大量的研究工作。ITU-R M.1652建议书指出了由于无线电测定业务的雷达具有很高的射频功率和接收机灵敏度以及包括无线局域网(RLAN)在内的无线接入系统(WAS)预期很高的密度，在一般情况下，如果没有干扰抑制技术，包括RLAN在内的WAS与雷达不能在同一信道实现兼容性操作。ITU-R M.1652建议书还提出为了促进在5GHz频段内通信系统与雷达的共用，同时在该频段内对雷达提供足够的保护，要求该频段内的次级WAS(以RLAN为例)采用动态频率选择技术(DFS)。此处DFS的功能是避免次级通信系统对无线电测定业务的干扰。采用的一般原则是次级通信系统应检测雷达信号的出现，并且不使用雷达已经占用的频率。其中，关键问题是如何实现对雷达信号的可靠感知。ITU-R M.1652、ITU-RM.2034、ITU-R M.2115报告书针对这一问题做了相应的研究。ITU-R M.1652建议书给定了一个雷达信号检测和相关DFS检测步骤的范例，其中指出为了保证可靠而迅速地检测任何雷达信号，只有寻找到可用的起始信道之后，WAS才能开始工作。由于上述可用信道搜索过程可能会漏掉某些旋转缓慢的雷达，因此，必须依靠在线监测方式检测这些雷达的信号。

在线监测的基本方法是：(1)在雷达天线的一个扫描周期中，将WAS单个设备位于雷达天线主瓣之内的时间量定义为分析时间，即分析时间等于3dB波束宽度除以天线扫描速度；(2)基于WAS设备的数据传输速率和分组长度分布创建一个代表WAS发射时间的监听时间波形；(3)当该监听持续时间与WAS设备位于天线主瓣的时间相等时，若WAS设备收到一串相应的雷达脉冲，则判断为有雷达信号的出现。

ITU-R M.2034报告研究了与WAS性能有关的特定DFS检测要求的影响。ITU-RM.2115报告给出了几个实施DFS的测试程序，并依据某些具体气象雷达参数计算和分析了积累脉冲的个数和积累方式对雷达信号检测概率和效率的影响。为了高效的共享雷达频段，需要一个具有良好感知能力的次级感知通信系统。为了提高感知精确度，提出了一个基于信噪比的加权感知算法，即根据各感知节点各自信噪比的不同，对其感知结果分配不同权重，最后由一个中心处理器进行集中判决。为了改善感知性能，研究了扫描雷达的旋转机制，提出了基于协同感知机制的感知节点分簇选择算法。

上述DFS检测方法和步骤中，当WAS的感知设备检测到一串脉冲的出现，则认为该串脉冲为雷达信号。但是，这种方法有如下两个缺点：(1)感知设备无法判断接收到的脉冲串是雷达脉冲串还是干扰脉冲串，则有可能产生虚警；(2)如果接收到的脉冲串确实为雷达信号，那么在一个雷达扫描周期内，感知设备依然无法判断该脉冲串是否为转动扫描雷达及获得雷达相应参数。如果需要进一步确定该雷达信号是否为转动扫描雷达，则需要等待该雷达下一扫描周期的到来，这样就会导致需要很长的感知时间来确定雷达信号的存在及其相应参数。上述协同感知机制虽然比较完整，但其缺点是需要感知设备已知雷达系统的先验信息(如雷达扫描周期)来确定感知周期，这个要求在实际应用中不能得到满足，限制了该感知算法的可靠性和实际应用。因此，为了更加可靠的检测到雷达信号，同时提高检测的效率和精度，必须研究有效的频谱感知方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法；

此外本发明还提供一种高效协同感知转动扫描雷达信号的系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法包括以下步骤：

步骤一，设置一个中心处理节点和若干个感知节点；

步骤二，由中心处理节点选择某几个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，获得感知结果；

步骤三，中心处理节点对所述感知结果进行处理，得出转动扫描雷达的特征信息。

作为本发明的一种优选方案，所述感知节点是具有感知功能的通信节点，可以工作在多个信道上；所述中心处理节点也具有感知功能；步骤二中，所述中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，再在中心处理节点附近选择某几个感知节点，通知所述被选中的感知节点停止在所述信道上的通信，开始对所述信道进行感知；

具体感知步骤为：

A1、中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，通知中心处理节点附近被选中的感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述被选中的感知节点对所述信道进行感知，同时将所述脉冲信号的特征信息发送给所述被选中的感知节点；

A2、若所述被选中的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则所述被选中的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号不与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则继续感知；

A3、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述被选中感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析：

(1)若所述感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述信道上的通信；

(2)若所述感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

A4、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述被选中的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由中心处理节点继续对所述信道进行感知。

作为本发明的另一种优选方案，所述中心处理节点可以不具有感知功能，是一个具有信息收集和处理功能的设备；步骤二中，所述中心处理节点自身不进行感知，而是选择某一个感知节点首先对某一信道进行感知；

具体感知步骤为：

B1、中心处理节点首先选择第一个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，所述第一个感知节点感知到一串脉冲信号后，将所述脉冲信号的特征信息和感知时刻发送给中心处理节点；

B2、中心处理节点在所述第一个感知节点附近再次选择若干个感知节点，通知所述再次选择的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述再次选择的感知节点对所述信道进行感知，同时中心处理节点将所述脉冲信号的特征信息发送给所述再次选择的若干个感知节点；

B3、若所述再次选择的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号与所述第一个感知节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则所述再次选择的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号不与所述第一个感知节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则继续感知；

B4、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析：

(1)若所述感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述感知信道上的通信；

(2)若所述感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

B5、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由所述第一个感知节点继续对所述信道进行感知。

作为本发明的再一种优选方案，步骤二中所述感知结果包括各感知节点感知到所述脉冲信号的先后顺序和感知时刻差值。

作为本发明的再一种优选方案，所述特征信息包括转动扫描雷达的扫描周期、扫描方向、具体位置以及与各感知节点的距离。

作为本发明的再一种优选方案，所述方法的进一步详细过程为：

步骤一’，假设有N个具有感知功能的通信节点工作在多个信道上，所述通信节点称为感知节点，所述各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；

步骤二’，中心处理节点首先选择第一感知节点或中心处理节点自己对雷达频段的某一信道进行感知，若感知到一串脉冲信号的出现，则通知所述第一感知节点或中心处理节点附近的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述被选中的感知节点对所述信道进行感知，在所述若干个感知节点反馈回来的感知结果中选择至少两个感知节点的感知结果；

设所选择的三个感知节点依次分别为第一感知节点、第二感知节点和第三感知节点；通过测量获得第一感知节点与第二感知节点之间的距离为R1，第二感知节点与第三感知节点之间的距离为R2，第三感知节点与第一感知节点之间的距离为R3；

假设第一感知节点感知到一串脉冲信号的时刻为t，第二感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁，第三感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁+Δt₂；通过计时获知Δt₁和Δt₂的值；

步骤三’，利用数学几何原理计算出转动扫描雷达的特征信息。

一种高效协同感知转动扫描雷达信号的系统包括一具有信息收集和综合处理功能的中心处理节点和若干个具有感知功能和信息传递功能的感知节点，各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；所述中心处理节点用以接收所述感知节点感知到的脉冲信号的信息，并对所述脉冲信号的信息进行处理获得转动扫描雷达的特征信息。

作为本发明的一种优选方案，所述中心处理节点也具有感知功能，同时作为一个感知节点进行感知工作。

本发明的有益效果在于：通过本发明所述方法可以准确识别转动扫描雷达，且在小于一个雷达扫描周期的时间内确认转动扫描雷达扫描方向(包括径向方向和切向方向)，在小于两个雷达扫描周期内进一步确定已感知雷达的扫描周期和具体位置等相应参数，无需已知雷达系统的先验信息，感知时间短，效率高，可靠性强，使次级通信系统能够合理、高效地共享雷达频段，同时避免对雷达无线电测定业务的干扰。

附图说明

图1为转动扫描雷达场景中的次级通信系统感知节点协同工作示意图；

图2为实施例三所述的计算实例示意图；

图3为本发明实施例一所述方法的流程图；

图4为本发明实施例二所述方法的流程图。

具体实施方式

本发明针对扫描雷达转动的特点，设置一个中心处理节点，由该中心处理节点协同各感知节点进行感知，根据各感知节点之间感知时刻的先后顺序和时间差值，综合处理各节点的感知结果，可对转动雷达信号进行快速和高效的感知，并能够确定雷达的特征信息，如雷达的扫描周期、距离等。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，设置一个中心处理节点和若干个感知节点；所述感知节点是具有感知功能的通信节点，可以工作在多个信道上；所述中心处理节点也具有感知功能。

步骤二，由中心处理节点选择某几个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，获得感知结果；所述感知结果包括各感知节点感知到转动扫描雷达信号的先后顺序和感知时刻差值；

所述中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，再在中心处理节点附近选择某几个感知节点，通知所述被选中的感知节点停止在所述信道上的通信和对所述信道进行感知；

具体感知步骤为：

A1、中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，通知中心处理节点附近被选中的感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述被选中的感知节点对所述信道进行感知，同时将所述脉冲信号的特征信息发送给所述被选中的感知节点；

A2、若所述被选中的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则所述被选中的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号不与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则继续感知；

A3、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述被选中感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析：

(1)若所述感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述信道上的通信；

(2)若所述感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

A4、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述被选中的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由中心处理节点继续对所述信道进行感知。

步骤三，中心处理节点对所述感知结果进行处理，得出转动扫描雷达的特征信息；所述特征信息包括转动扫描雷达的扫描周期、扫描方向、具体位置以及与各感知节点的距离。

本实施例还提供一种高效协同感知转动扫描雷达信号的系统，该系统包括一具有信息收集和综合处理功能的中心处理节点和若干个具有感知功能和信息传递功能的感知节点，各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；所述中心处理节点用以接收所述感知节点感知到的脉冲信号的信息，并对所述脉冲信号的信息进行处理获得转动扫描雷达的特征信息。所述中心处理节点也具有感知功能，同时作为一个感知节点进行感知工作。

通过本发明所述方法可以准确识别转动扫描雷达，且在小于一个雷达扫描周期的时间内确认转动扫描雷达扫描方向(包括径向方向和切向方向)，在小于两个雷达扫描周期内进一步确定已感知雷达的扫描周期和具体位置等相应参数，无需已知雷达系统的先验信息，感知时间短，效率高，可靠性强，使次级通信系统能够合理、高效地共享雷达频段，同时避免对雷达无线电测定业务的干扰。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，所述中心处理节点可以不具有感知功能，是一个具有信息收集和处理功能的节点设备；步骤二中，所述中心处理节点自身不进行感知，而是选择某一个感知节点首先对雷达频段的某一信道进行感知；

具体感知步骤为：

B1、中心处理节点首先选择第一个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，所述第一个感知节点感知到一串脉冲信号后，将所述脉冲信号的特征信息和感知时刻发送给中心处理节点；

B2、中心处理节点在所述第一个感知节点附近再次选择若干个感知节点，通知所述再次选择的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述再次选择的感知节点对所述信道进行感知，同时中心处理节点将所述脉冲信号的特征信息发送给所述再次选择的若干个感知节点；

B3、若所述再次选择的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号与所述第一个感知节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则所述再次选择的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号不与所述第一个感知节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则继续感知；

B4、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析：

(1)若所述感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述感知信道上的通信；

(2)若所述感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

B5、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由所述第一个感知节点继续对所述信道进行感知。

实施例三

本发明所述方法的计算过程为：

步骤一’，假设有N个具有感知功能的通信节点工作在多个信道上，所述通信节点称为感知节点，所述各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；

步骤二’，中心处理节点首先选择第一感知节点或中心处理节点自己对雷达频段的某一信道进行感知，若感知到一串脉冲信号的出现，则通知所述第一感知节点或中心处理节点附近的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述被选中的感知节点对所述信道进行感知，中心处理节点在所述若干个感知节点反馈回来的感知结果中选择至少两个感知节点的感知结果。

通常情况下选择多少个感知节点的感知结果是根据实际需要而定的，本实施例描述了选择最少(也就是2个)感知节点的感知结果获得转动扫描雷达的特征信息的情况。

设所选择的三个感知节点依次分别为第一感知节点、第二感知节点和第三感知节点；通过测量获得第一感知节点与第二感知节点之间的距离为R1，第二感知节点与第三感知节点之间的距离为R2，第三感知节点与第一感知节点之间的距离为R3；

假设第一感知节点感知到一串脉冲信号的时刻为t，第二感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁，第三感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁+Δt₂；通过计时获知Δt₁和Δt₂的值；

步骤三’，利用数学几何原理计算出转动扫描雷达的特征信息。

下面以图1和图2为例，对本发明所述方法的计算过程进行详细描述：

图1定义了一个通信系统与转动扫描雷达共存的典型场景。在某雷达频段内，进行无线电测定业务的转动扫描雷达为初级系统，次级通信系统中有n个基站，工作在多个信道上。每个基站均具有感知功能，此处称为感知节点。假设每两个感知节点之间的距离较远，避免了彼此之间的干扰。假设网络中有一个中心处理节点，感知节点之间可以通过有线方式交互信息，并可由中心处理节点处理这些信息。中心处理节点可以为某一感知节点，也可以是一个总的负责信息收集和处理的节点设备。

本实施例提出一个高效协同感知转动雷达信号的方法，如图1所示，假设感知节点1为中心处理节点，该方法的具体实现步骤如下：

(1)令感知节点1对雷达频段的某一信道进行感知。

由于其他节点距离感知节点1足够远，不会对感知节点1对该信道的感知造成影响，所以其他节点也可以在该信道上工作。若在某一时刻t，感知节点1感知到一串脉冲的出现，则向周围其他感知节点发出感知指令(其中包括脉冲串的特征)，通知它们对该信道进行感知。

(2)感知节点1周围的其他节点收到来自感知节点1的感知指令后，停止在该信道上的工作，开始对该信道进行感知。

如果其中有m个感知节点感知到了一串脉冲，则记录下相应的时刻t+Δt_i(i＝1，…，m)。然后，感知节点i将其感知到的脉冲串与感知节点1的脉冲串进行特征比较，如果它们具有相同的特征(如脉冲重复周期、脉冲宽度)，则可判断这些脉冲串由一个转动扫描雷达发出，并将该判断结果和相应的感知时刻t+Δt_i汇报给中心处理节点(即感知节点1)。

(3)如果感知节点1收到了其他节点反馈回来的确认该脉冲串为雷达信号的判断结果，则通知次级通信系统内的所有节点停止在该信道内工作。

(4)感知节点1根据检测到雷达信号的感知节点的具体的分布位置，还可以确定雷达的扫描方向。

感知节点1继续感知，等待该雷达信号下一个扫描周期的到来，并记录下再次感知到相应雷达脉冲串的时刻t+T，则可确定T为雷达扫描周期。

(5)根据上述信息，感知节点1还可以计算出该雷达的距离。

以图1定义的一个通信系统与转动扫描雷达共存的典型场景为例，对本发明进行详细说明：首先假设感知节点1为中心处理节点，其感知到一串脉冲信号的时刻为t时刻，同时它向其周围节点发出感知指令，其后感知节点2和感知节点3分别在t+Δt₁和t+Δt₁+Δt₂时刻感知到具有相同特征的脉冲信号(Δt₁，Δt₂＞0)。由于已知感知节点的具体位置，并且能够测出3个感知节点感知到雷达信号的时间差，因此可以计算出雷达扫描的方向。

如果需要确定该扫描雷达的进一步信息，则可以等待下一个雷达扫描周期，可以计算出雷达的扫描速度和具体位置。具体计算过程如下：

如图2所示，感知节点1、感知节点2和感知节点3彼此之间的距离分别为r1＝1.5km，r2＝1km，r3＝1.75km。由于感知节点(基站)的覆盖半径为500～600m，因此，感知节点之间不会产生相互干扰。通过感知时刻的测量和比较，可得Δt₁＝0.06s，Δt₂＝0.075s。

(1)由余弦定理cos(∠α+∠β)＝(r1²+r2²-r3²)/2*r1*r2，可得∠α+∠β＝60°①；

(2)由于雷达距离感知节点的距离较远(＞10km)，并且电磁波传播速度为c＝3×10⁸m/s，因此忽略各感知节点在雷达波束扫描径向上的距离差，则各感知节点在雷达扫描波束扫描切向上的距离差与感知时间差成比例，即

(3)根据三角形关系，可得

(4)联合公式①②③可以解出∠α＝20°，a＝0.51km。

通过上述计算过程，可以确定雷达波束的扫描方向是顺时针扫描，先后经过感知节点1、2、3，并且其波束扫描的径向方向与感知节点1、2的连线的夹角为∠α＝20°。

假设此时继续等待了10s，感知节点1又检测到了相同的雷达信号，并且随后感知节点2、3分别经历了Δt₁和Δt₂后也检测到了该雷达信号，则可以判断该雷达的扫描周期为T_rotation＝10s，雷达与感知节点2的径向距离为

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (7)

1.一种高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，设置一个中心处理节点和若干个感知节点；假设有N个具有感知功能的通信节点工作在多个信道上，所述通信节点称为感知节点,所述各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；

步骤二，由中心处理节点选择某几个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，获得感知结果；所述中心处理节点可以不具有感知功能，是一个具有信息收集和处理功能的设备；或者所述中心处理节点也具有感知功能；

中心处理节点首先选择第一感知节点或中心处理节点自己对雷达频段的某一信道进行感知，若感知到一串脉冲信号的出现，则通知所述第一感知节点附近的若干个感知节点或中心处理节点附近的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述若干个感知节点对所述信道进行感知，中心处理节点在所述若干个感知节点反馈回来的感知结果中选择至少两个感知节点的感知结果；当所述若干个感知节点为三个时，则依次分别设为第一感知节点、第二感知节点和第三感知节点；通过测量获得第一感知节点与第二感知节点之间的距离为R1，第二感知节点与第三感知节点之间的距离为R2，第三感知节点与第一感知节点之间的距离为R3；假设第一感知节点感知到一串脉冲信号的时刻为t，第二感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁，第三感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁+Δt₂；通过计时获知Δt₁和Δt₂的值；

步骤三，中心处理节点对所述感知结果进行处理，利用数学几何原理得出转动扫描雷达的特征信息。

2.根据权利要求1所述的高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，其特征在于：所述中心处理节点也具有感知功能；步骤二中，所述中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，再在中心处理节点附近选择某几个感知节点，通知所述被选中的感知节点停止在所述信道上的通信，开始对所述信道进行感知；

具体感知步骤为：

A1、中心处理节点首先对雷达频段的某一信道进行感知，当中心处理节点感知到一串脉冲信号后，通知中心处理节点附近被选中的感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述被选中的感知节点对所述信道进行感知，同时将所述脉冲信号的特征信息发送给所述被选中的感知节点；

A2、若所述被选中的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则所述被选中的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述被选中的感知节点感知到的脉冲信号不与中心处理节点感知到的脉冲信号具有相同的特征，则继续感知；

A3、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述被选中感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析:

(1)若所述感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述信道上的通信；

(2)若所述感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

A4、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述被选中的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述被选中的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由中心处理节点继续对所述信道进行感知。

3.根据权利要求1所述的高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，其特征在于：步骤二中，所述中心处理节点自身不进行感知，而是选择某一个感知节点首先对某一信道进行感知；

具体感知步骤为：

B1、中心处理节点首先选择第一个感知节点对雷达频段的某一信道进行感知，所述第一个感知节点感知到一串脉冲信号后，将所述脉冲信号的特征信息和感知时刻发送给中心处理节点；

B2、中心处理节点在所述第一个感知节点附近再次选择若干个感知节点，通知所述再次选择的若干个感知节点停止在所述信道上的通信和要求所述再次选择的若干个感知节点对所述信道进行感知，同时中心处理节点将所述脉冲信号的特征信息发送给所述再次选择的若干个感知节点；

B3、若所述再次选择的感知节点在所述信道上感知到了一串脉冲信号，则将自身感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息进行比较分析：

(1)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息具有相同的特征，则所述再次选择的感知节点将自身感知到脉冲信号的时刻报告给中心处理节点；

(2)若所述再次选择的感知节点感知到的脉冲信号不与来自中心处理节点的脉冲信号的特征信息具有相同的特征，则继续感知；

B4、若中心处理节点在设定时间内收到多个所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则依据一定的时序准则对所述感知时刻信息进行分析:

(1)若所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号来自于一个转动扫描雷达，并得出所述转动扫描雷达的特征信息，同时通知所有通信节点停止在所述感知信道上的通信；

(2)若所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息不符合一致的时序准则，则判断感知到的脉冲信号不是转动扫描雷达信号，并通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信；

B5、若中心处理节点在设定时间内没有收到所述再次选择的感知节点反馈回来的感知时刻信息，则通知所述再次选择的感知节点停止对所述信道的感知，恢复各自的通信，同时由所述第一个感知节点继续对所述信道进行感知。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，其特征在于：步骤二中所述感知结果包括各感知节点感知到脉冲信号的先后顺序和感知时刻差值。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的高效协同感知转动扫描雷达信号的方法，其特征在于：所述转动扫描雷达的特征信息包括转动扫描雷达的扫描周期、扫描方向、具体位置以及与各感知节点的距离。

6.一种高效协同感知转动扫描雷达信号的系统，其特征在于：所述系统包括一具有信息收集和综合处理功能的中心处理节点和若干个具有感知功能和信息传递功能的感知节点，各个感知节点之间的距离均大于基站覆盖半径的二倍；当所述若干个感知节点为三个时，依次分别设为第一感知节点、第二感知节点和第三感知节点；第一感知节点与第二感知节点之间的距离为R1，第二感知节点与第三感知节点之间的距离为R2，第三感知节点与第一感知节点之间的距离为R3；第一感知节点感知到一串脉冲信号的时刻为t，第二感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁，第三感知节点感知到所述脉冲信号的时刻为t+Δt₁+Δt₂；通过计时获知Δt₁和Δt₂的值；所述中心处理节点用以接收所述感知节点感知到的脉冲信号的信息，并对所述脉冲信号的信息进行处理利用数学几何原理获得转动扫描雷达的特征信息。

7.根据权利要求6所述的高效协同感知转动扫描雷达信号的系统，其特征在于：所述中心处理节点也具有感知功能，同时作为一个感知节点进行感知工作。

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