CN106908785A - 基于云计算的组网雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的组网雷达，包括云服务中心、雷达前端、网络接口和天线，所述云服务中心和雷达前端均与网络接口连接，雷达前端还与天线连接；所述天线用于发射和接收信号。本发明通过将雷达的大部分功能集中在云服务中心，只将必要的设备放在雷达前端，不仅使前端十分轻便，而且可以大大的减少成本。

Description

基于云计算的组网雷达

技术领域

本发明涉及一种雷达装置，具体涉及一种基于云计算的组网雷达。

背景技术

随着无人机技术的不断进步，民用无人机正逐渐走进消费领域，然而无人机监管的空缺使无人机事故频繁出现。“黑飞”、不当操作、不熟悉相关法规以及不可预测的恶意企图等问题，已经引起相关部门和公众的普遍忧虑。提升无人机管控能力迫在眉睫。

雷达作为目标探测的有力工具，可以完成低空无人机目标全天候、全天时探测的任务。然而，由于无人机飞行高度低，单个雷达的探测距离有限，因此需要多部雷达采用组网的方式进行探测，通过控制中心进行统一管理与控制，形成大范围全面性的覆盖网，实现最优化协同运作，共同完成覆盖区域内的目标探测、定位与跟踪。

雷达组网是将不同频段、不同体制、不同功能的多部雷达进行优化综合使用，充分发挥各站雷达功能，达到监测空间扩展和情报信号融合与共享等目的。近年来，雷达组网技术在气象预报、航空航天、国防等领域得到了广泛的应用，随着组网系统内的雷达站数量不断增加，设备的分布区域随之迅速拓展，各雷达站提供的数据和信号，越来越难以满足发展的需要了。雷达组网系统管理需要了解更详细的雷达工作状态信号，另外在多源信号融合处理等方面，各雷达工作的细节情况越来越被重视。

现有的组网雷达由于体积庞大，十分笨重，不仅不利于布站，而且造价较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于云计算的组网雷达，其通过将雷达的大部分功能集中在云服务中心，只将必要的设备放在雷达前端，不仅使前端十分轻便，而且可以大大的减少成本。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

基于云计算的组网雷达，包括云服务中心、雷达前端、网络接口和天线，所述云服务中心和雷达前端均与网络接口连接，雷达前端还与天线连接；所述天线用于发射和接收信号。本发明通过将雷达的大部分功能集中在云服务中心，只将必要的设备放在雷达前端，不仅使前端十分轻便，而且可以大大的减少成本。

进一步地，所述云服务中心包括云控制中心、云计算中心、云存储中心和基带信号控制器；所述云存储中心用于通过网络接口接收并存储雷达前端传送的数据，并将接收到的数据送到云计算中心；所述云计算中心用于接收云存储中心传送的数据并对接收到的数据进行处理，并根据处理结果或需求，发送信号给云控制中心；所述云控制中心用于接收云计算中心发送的信号并处理，然后发送信号给基带信号控制器；所述基带信号控制器用于接收云控制中心发送的信号并通过网络接口将信号发送给雷达前端。本发明中，通过云控制中心的软件虚拟实现雷达的基带控制功能，实现对各站雷达发射信号的波形、带宽、工作频段等参数的控制。云控制中心控制雷达网中的所有雷达所占带宽，可以有效降低干扰；云计算中心利用既定的规则对各雷达前端采集到的数据进行多层次和多方位的融合处理，实现对覆盖区域内低空目标的探测。除此之外，云计算中心还可以根据计算结果，通过云控制中心动态的调整不同雷达的资源分配，例如，云计算中心通过对所有雷达数据融合处理得知A区域内目标较多，就可以通过云控制中心给A区域内的雷达分配较大的带宽，而目标很少的B区域就可以适量减小所占带宽；云存储中心由高速读写的磁盘阵列和与其他模块的接口组成，云存储中心接收光纤(云服务中心和雷达前端可以通过光纤与网络接口连接)传输来的所有雷达前端探测数据，记录在磁盘阵列中，并将接收到的数据送到云计算中心；具体工作中，云控制中心通过基带信号控制器给相应的雷达前端发送指令，使其产生不同带宽、不同频段的发射信号。

进一步地，所述雷达前端包括信号生成和采集模块，还包括通用射频模块；所述信号生成和采集模块用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给通用射频模块，还用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心；所述通用射频模块用于接收信号生成和采集模块传送的信号并处理，然后将信号送给天线，还用于接收天线传送的信号并处理，然后将信号发送给信号生成和采集模块。

进一步地，所述信号生成和采集模块包括基带信号生成器、D/A转换模块和A/D转换模块；所述基带信号生成器用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给D/A转换模块；所述D/A转换模块用于接收基带信号生成器传送的信号并处理，然后将信号传送给通用射频模块；所述A/D转换模块用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心。为简化雷达前端，设计中尽可能将大部分的功能集中在云服务中心实现，其中包括信号处理功能、波形产生控制功能，但是考虑到长距离传输模拟信号会使信号产生严重的失真，将基带单元中的基带信号生成、A/D、D/A功能保留在前端，组成信号生成和采集模块；发射信号时，基带信号生成器根据云服务中心传送的信号，产生相应的基带数字信号，D/A模块将基带信号生成器产生的基带数字信号转换成模拟信号，送与通用射频模块；接收信号时，A/D模块快速采集通用射频模块送来的基带模拟信号，并将采集到模拟信号转换为数字信号送给云服务中心。

进一步地，所述通用射频模块包括本振信号发生器、第一混频器、功率放大器、低噪声放大器和第二混频器；所述本振信号发生器同时与第一混频器和第二混频器连接，第一混频器还与功率放大器的输入端连，功率放大器的输出端与环形器连接，环形器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与第二混频器连接；环形器还与天线连接；第一混频器的一端作为通用射频模块的输入端与信号生成和采集模块连接；第二混频器的一端作为通用射频模块的输出端与信号生成和采集模块连接。发射信号时，混频器将从信号生成和采集模块接收来的信号与本振信号发生器产生的本振信号混频，得到射频信号，经功率放大器后通过环形器送到天线端发射；接收到天线端的信号时，接收信号通过环形器、低噪声放大器之后，再与本振信号混频得到基带信号，并将基带信号送到信号生成和采集模块进行采集。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、雷达的大部分功能集中于后台可以极大地简化前端，使布站方式更加灵活，极简的雷达前端可以方便于雷达组网的优化布局，增大雷达网的覆盖空域和监视范围，同时扩大了垂直覆盖和水平覆盖范围，组网方式灵活且规划方便，可满足各种场景需求；2、基于云架构的后台及模块化的前端，可使雷达网建设成本、维护成本及运营成本大大降低，易于实现，方便大面积覆盖，有望大规模应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为通用射频模块的结构示意图。

图3为信号生成和采集模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种基于云计算的组网雷达，包括云服务中心、雷达前端、网络接口和天线，云服务中心和雷达前端均与网络接口连接，雷达前端还与天线连接；所述天线用于发射和接收信号。

本实施例中，云服务中心包括云控制中心、云计算中心、云存储中心和基带信号控制器；云存储中心用于通过网络接口接收并存储雷达前端传送的数据，并将接收到的数据送到云计算中心；云计算中心用于接收云存储中心传送的数据并对接收到的数据进行处理，并根据处理结果或需求，发送信号给云控制中心；云控制中心用于接收云计算中心发送的信号并处理，然后发送信号给基带信号控制器；基带信号控制器用于接收云控制中心发送的信号并通过网络接口将信号发送给雷达前端。雷达前端包括信号生成和采集模块，还包括通用射频模块；信号生成和采集模块用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给通用射频模块，还用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心；通用射频模块用于接收信号生成和采集模块传送的信号并处理，然后将信号送给天线，还用于接收天线传送的信号并处理，然后将信号发送给信号生成和采集模块。

其中，信号生成和采集模块包括基带信号生成器、D/A转换模块和A/D转换模块；基带信号生成器用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给D/A转换模块；D/A转换模块用于接收基带信号生成器传送的信号并处理，然后将信号传送给通用射频模块；A/D转换模块用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心。通用射频模块包括本振信号发生器、第一混频器、功率放大器、低噪声放大器和第二混频器；本振信号发生器同时与第一混频器和第二混频器连接，第一混频器还与功率放大器的输入端连，功率放大器的输出端与环形器连接，环形器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与第二混频器连接；环形器还与天线连接；第一混频器的一端作为通用射频模块的输入端与信号生成和采集模块连接；第二混频器的一端作为通用射频模块的输出端与信号生成和采集模块连接。

本实施例中的雷达前端可以根据实际需要设置多个。

实施本实施例时，通过云控制中心的软件虚拟实现雷达的基带控制功能，实现对各站雷达发射信号的波形、带宽、工作频段等参数的控制，云控制中心控制雷达网中的所有雷达所占带宽，可以有效降低干扰；云计算中心利用既定的规则对各雷达前端采集到的数据进行多层次和多方位的融合处理，实现对覆盖区域内低空目标的探测，除此之外，云计算中心还可以根据计算结果，通过云控制中心动态的调整不同雷达的资源分配，例如，云计算中心通过对所有雷达数据融合处理得知A区域内目标较多，就可以通过云控制中心给A区域内的雷达分配较大的带宽，而目标很少的B区域就可以适量减小所占带宽；云存储中心由高速读写的磁盘阵列和与其他模块的接口组成，云存储中心接收光纤(云服务中心和雷达前端可以通过光纤与网络接口连接)传输来的所有雷达前端探测数据，记录在磁盘阵列中，并将接收到的数据送到云计算中心；具体工作中，云控制中心通过基带信号控制器给相应的雷达前端发送指令，使其产生不同带宽、不同频段的发射信号。

为简化雷达前端，设计中尽可能将大部分的功能集中在云服务中心实现，其中包括信号处理功能、波形产生控制功能，但是考虑到长距离传输模拟信号会使信号产生严重的失真，将基带单元中的基带信号生成、A/D、D/A功能保留在前端，组成信号生成和采集模块；发射信号时，基带信号生成器根据云服务中心传送的信号，产生相应的基带数字信号，D/A模块将基带信号生成器产生的基带数字信号转换成模拟信号，送与通用射频模块；接收信号时，A/D模块快速采集通用射频模块送来的基带模拟信号，并将采集到模拟信号转换为数字信号送给云服务中心。另外，发射信号时，混频器将从信号生成和采集模块接收来的信号与本振信号发生器产生的本振信号混频，得到射频信号，经功率放大器后通过环形器送到天线端发射；接收到天线端的信号时，接收信号通过环形器、低噪声放大器之后，再与本振信号混频得到基带信号，并将基带信号送到信号生成和采集模块进行采集。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于云计算的组网雷达，其特征在于，包括云服务中心、雷达前端、网络接口和天线，所述云服务中心和雷达前端均与网络接口连接，雷达前端还与天线连接；所述天线用于发射和接收信号。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的组网雷达，其特征在于，所述云服务中心包括云控制中心、云计算中心、云存储中心和基带信号控制器；

所述云存储中心用于通过网络接口接收并存储雷达前端传送的数据，并将接收到的数据送到云计算中心；

所述云计算中心用于接收云存储中心传送的数据并对接收到的数据进行处理，并根据处理结果或需求，发送信号给云控制中心；

所述云控制中心用于接收云计算中心发送的信号并处理，然后发送信号给基带信号控制器；

所述基带信号控制器用于接收云控制中心发送的信号并通过网络接口将信号发送给雷达前端。

3.根据权利要求1所述的基于云计算的组网雷达，其特征在于，所述雷达前端包括信号生成和采集模块，还包括通用射频模块；

所述信号生成和采集模块用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给通用射频模块，还用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心；

所述通用射频模块用于接收信号生成和采集模块传送的信号并处理，然后将信号送给天线，还用于接收天线传送的信号并处理，然后将信号发送给信号生成和采集模块。

4.根据权利要求3所述的基于云计算的组网雷达，其特征在于，所述信号生成和采集模块包括基带信号生成器、D/A转换模块和A/D转换模块；

所述基带信号生成器用于通过网络接口接收云服务中心传送的信号并处理，然后将信号发送给D/A转换模块；

所述D/A转换模块用于接收基带信号生成器传送的信号并处理，然后将信号传送给通用射频模块；

所述A/D转换模块用于接收通用射频模块传送的信号并处理，然后将信号通过网络接口发送给云服务中心。

5.根据权利要求3所述的基于云计算的组网雷达，其特征在于，所述通用射频模块包括本振信号发生器、第一混频器、功率放大器、低噪声放大器和第二混频器；

所述本振信号发生器同时与第一混频器和第二混频器连接，第一混频器还与功率放大器的输入端连，功率放大器的输出端与环形器连接，环形器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与第二混频器连接；环形器还与天线连接；第一混频器的一端作为通用射频模块的输入端与信号生成和采集模块连接；第二混频器的一端作为通用射频模块的输出端与信号生成和采集模块连接。