CN102466798A - 脉冲雷达远程高效数据传输技术 - Google Patents

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顾苏
黄镠
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Abstract

本发明涉及一种脉冲雷达远程高效数据传输技术及其实现方法。该方法可在常规脉冲雷达中增加远程通信数据传输功能。通过在脉冲雷达中增加宽带高效中频编码调制器、宽带高效中频解码解调器和雷达时序波束控制、低占空比条件下的高速高效数据传输及在深饱和功放下的Reed-Solomon编解码与FSK、OQPSK调制解调等技术应用，从而实现基于脉冲雷达的宽带高效数据传输功能，以及雷达探测和通信信息传输的多功能一体化集成设计。

Description

脉冲雷达远程高效数据传输技术
技术领域
本发明涉及一种脉冲雷达远程高效数据传输技术。通过对现有基于大时宽脉冲雷达进行工作时序、定时时序、波束资源和波形产生与处理算法的优化和改进，可以在系统配置增加最小的情况下，实现雷达探测信息协同共享。
背景技术
雷达探测系统是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标，从目标回波中提取有关信息，从而得到其空间位置、速度等信息。通信的目的是为了交换不同地点的消息，消息在发送端首先变换为各种形式的电信号，然后经过各式各样的电信道(如有线通信的电缆，无线通信中的短波、微波等)传输到接收端，接收端再把接收到的电信号还原为与发送的相同的或者尽可能相同的信息。雷达探测和雷达通信功能集成是提高多雷达间实时协同探测能力和探测信息交互的有效措施，目前还没有利用脉冲雷达实现探测与信息传输功能集成的设计技术与方法。
发明内容
本发明的目的在于实现脉冲雷达远程高效数据传输。
雷达系统和传感器无线信息传输系统在原理上都是电磁波的发射和接收过程，两者在系统的结构上表现为有相当大的重叠。所不同的只是在信号的形式和处理方式上，本发明通过只增加信号变换电路和处理算法等就可使雷达资源为信息共享系统所共用，使雷达和信息传输系统复用。实现雷达的探测与信息传输功能集成设计的优点有：(1)可最大限度地利用雷达设备，并使雷达的优良性能能为共享系统所用。如：利用雷达的高发射功率和接收机的高灵敏度，可大大增加通信距离；同时雷达天线的强方向性可为通信的保密性提供强有力的保证，增强信息传输的抗干扰能力。(2)实现多雷达协同探测和多雷达探测信息共享，提高雷达目标探测定位能力与实际应用效能。
实现本发明目的的技术解决方案为：在脉冲雷达中增加宽带中频编解码调制解调器。在发送端，中频编码调制器通过网络接收计算机送来的基带信息，在雷达的时序控制下，产生和雷达体制相适应的大时宽脉冲宽带中频调制信号以代替雷达内部产生的脉冲线性调频信号，并经过该雷达的上变频器和功放放大后，对空辐射。而在接收端，接收机将接收到的中频信号送给宽带中频解调解码器，进行宽带调制信号的数字解调和解码，并将解调解码结果通过网络送给计算机，从而完成通信信号的接收。本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明对信息传输系统建立仿真模型，优化雷达工作方式、定时时序、信号产生波形和信号处理算法，实现集成高速数据传输功能的脉冲雷达一体设计；(2)本发明针对性设计对功放线性度要求低，且同步速度快的通信调制解调方式，实现基于雷达的远程高速率脉冲信息传输；(3)本发明通过对基于雷达信号传输的信道特性，实现雷达信号传输信道下的纠错编解码技术，从而充分保证数据传输的高可靠性，抑制信息传输的突发性干扰；(4)本发明在雷达脉冲工作方式下，进行数据传输协议优化，充分利用波束资源实现高效信息传输；(5)本发明采用多雷达站组网探测技术、协同相互定位和目标时空对准算法，形成雷达站协同探测的统一态势，具有很强的经济和军事效益。
附图说明
图1是本技术发明的系统实现框图。
图2是本技术发明的差分检波法FSK解调原理框图。
图3是本技术发明的OQPSK调制原理框图。
图4是本技术发明的OQPSK解调原理框图。
图5是本技术发明的信噪比为10dB时OQPSK解调星座图。
图6是本技术发明的按照表格进行信息传输示意图。
具体实施方式
本发明具体从以下几方面进行实施：
1、系统在脉冲雷达中增加编码调制器、解码解调器和雷达时序波束控制等，采用对功放线性度要求低的FSK和OQPSK调制解调方式，大大降低了系统对功放线性度的要求。雷达在通信模式下，编码调制器通过网络接收计算机送来的信息，在雷达的时序控制下，产生大时宽脉冲中频通信调制信号以代替雷达内部产生的脉冲探测信号，并经过该雷达的上变频器和大功率发射机放大后，对空辐射。为了保证收发节点能够以很大概率对准，发送信息应持续一段时间(至少一个天线扫描周期)，此时发送方天线工作在定位状态，接收方根据协议约定工作在环扫状态。而在接收端，雷达接收机将接收到的中频信号送给解调解码器，进行协同控制信息的数字解调和解码，并将解调解码结果通过网络送给处理机，当处理机判别信息有效后，双方节点关系建立，此后双方根据协议约定，利用编解码调制解调器进行信息传输，从而完成雷达之间的通信。
2、针对雷达探测与信息传输功能一体设计，制定与系统匹配的通信协议，采用按照表格的方式进行数据传输，即收发信息按照表格进行填充，当通信节点处于波束对准的方向时，波束调度器控制宽带调制器开始读取表格中的内容，每个发射脉冲发送表格中一行或几行数据给接收端，每个主脉冲里同时附加该行在表格中的位置信息，这样在接收节点首先接收到该行的位置信息并记录，并将随后接收到的该行的内容按照该位置信息填入到表格相应的位置中，这样经过几个或几十个后脉冲后，完成一页表格的更新，为保证数据的可靠传输，可以几个或几十个天线周期冗余传输相同的表格信息数据。
3、为保证数据通信的高可靠性，同时为抵抗通信的突发性干扰，采用Reed-Solomon编码进行前向纠错编码，同时配以交织解交织技术，来抑制信道时变性导致的突发误码。

Claims (4)

1.脉冲雷达远程高效数据传输技术及其实现方法，其特征在于：基于脉冲雷达系统实现宽带信息传输，在脉冲雷达中增加宽带高效中频编码调制器、宽带高效中频解码解调器和雷达时序波束控制，采用新的调制信号波形设计方法，对通信信号进行调制，降低了系统对功放线性度的要求，且在低占空比的脉冲发射信号下实现信号快速同步和大容量高速数据传输。
2.一种实现权利要求1所述的脉冲雷达远程高效数据传输技术，其特征在于：雷达探测通常使用波束扫描的方式来实现全空域的目标探测，而信息传输系统为了实现高效率交互常采用点对点定向收发，为了同时实现雷达探测和高速数据传输功能，采用按照表格的方式进行数据传输。
3.一种实现权利要求1所述的脉冲雷达远程高效数据传输技术，其特征在于：通过对基于雷达信号传输的信道特性研究，采用雷达信号传输信道下的纠错编解码技术，从而充分保证数据传输的高可靠性，抑制信息传输的突发性干扰。
4.一种实现权利要求1所述的脉冲雷达远程高效数据传输技术，其特征在于：通过基于FPGA的编解码调制和解调器，软件模块可集成到雷达内部的信号产生模块和接收端的数字接收模块中，从而可以完成雷达探测和信息传输系统的一体化集成设计。
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