CN108646241A - 一种太阳能可移动和静态值守的云平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能可移动和静态值守的云平台，包括可移动车体、太阳能发电系统、前端侦察系统和远程终端处理系统；所述前端侦察系统包括微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统；所述太阳能发电系统用于为微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统提供电源支持；所述微波讯号发射子系统用于向发射外部空间发射毫米级电磁波；所述回波讯号接收子系统用于接收回波，并对回波进行预处理，得到多普勒信号，并将多普勒信号传输给远程终端处理系统处理。用于对地面和空中目标进行动态监控与侦察，解决传统的无人值守平台对复杂环境适应能力弱而影响对目标侦察的准确性的技术问题。

Description

一种太阳能可移动和静态值守的云平台

技术领域

本发明涉及云平台技术领域，具体涉及一种太阳能可移动和静态值守的云平台。

背景技术

随着云技术的发展，云服务在互联网市场中占据越来越重要的地位，特别是近年云平台的使用。云平台在企业中被普遍使用并且推广，不仅现在发展迅速，云平台在未来的发展和使用也具有巨大的潜力。

通过云平台无人值守方式对地面和空中目标的动态监控、侦察过程中，通常需要在无比复杂的讯号环境下达成目标，因此对值守云平台提出了高难度要求。在复杂环境下，动态目标的后向散射特性具有多样性，传统的无人值守云平台采用开环式构架，发射的波形相对固定且单一，对环境的适应性主要依赖于信号接收与运算处理上，这种被动的环境适用方法导致了在复杂环境下对不同目标的波形和波形参数优化能力降低，限制了云平台对复杂环境的适应能力，从而影响对目标的监控和侦察的准确性。

此外，传统的无人值守云平台功能结构相对单一，通常是固定在某一位置，不便于移动，只能对特定区域的目标进行监控与侦察，应用范围受到限制。

发明内容

本发明提供一种太阳能可移动和静态值守的云平台，用于对地面和空中目标进行动态监控与侦察，解决传统的无人值守平台对复杂环境适应能力弱而影响对目标侦察的准确性的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种太阳能可移动和静态值守的云平台，包括可移动车体、远程终端处理系统、以及分别固定设置在可移动车体上的太阳能发电系统和前端侦察系统；所述太阳能发电系统与前端侦察系统电连接，所述前端侦察系统与远程终端处理系统通信连接；所述前端侦察系统包括微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统；所述太阳能发电系统用于为微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统提供电源支持；所述微波讯号发射子系统用于向发射外部空间发射毫米级电磁波；所述回波讯号接收子系统用于接收回波，并对回波进行预处理，得到多普勒信号，并将多普勒信号传输给远程终端处理系统处理。

进一步地，所述太阳能发电系统包括：太阳能电池板、MPPT控制器、分组充放电控制器以及多个电池组；所述太阳能电池板与蓄电池组件之间通过DC/DC电路连接；所述分组充放电控制器分与各电池组连接电连接，用于控制对各电池组的充电与放电；所述MPPT控制器分别与太阳能电池板和分组充放电控制器电连接，MPPT控制器用于调节DC-DC转换电路的等效电阻始终等于各电池组的内阻来实现电池组的最大输出。

进一步地，所述微波讯号发射子系统包括：

电源变换器：用于将蓄电池组件中的电能转换成交流电，并为前端侦察系统中各子系统供电所用；

微波讯号发生器：用于发射特定波长的毫米级电磁波；

环形器：用于电磁波的单向环形传输；

天线：与环形器连接为一体，用于辐射和接收微波讯号发生器发射的电磁波。

进一步地，所述回波讯号接收子系统与环形器电连接，包括：

混频器：用于将回波讯号与环形器泄漏的信号进行混频，并输出多种和差频率的电磁波；

前置放大器：用于对混频器处理后的输出的多种和差频率的电磁波进行选频，得到选频后的多普勒信号，并将所述多普勒信号频率放大预设倍数；

主放大器：用于将前置放大器传输过来的信号进一步放大，以便于被远程终端处理系统处理；

手动增益控制器：用于增加主放大器的动态范围；

自动增益控制器：用于调整主放大器的总增益。

带通滤波器：用于对主放大器放大后预设特定频率以外的多普勒信号进行有效滤除。

进一步地，所述远程终端处理系统包括：

数据采集模块：用于集中采集前端侦察系统传输过来的多普勒信号，并将多普勒信号传输给数据处理模块进行处理，以及传输给数据储存模块进行储存；

数据处理模块：用于接收和处理数据采集模块传输的多普勒信号，并将处理结果传输给显示模块进行终端显示；

数据储存模块：用于储存数据采集模块传输过来的数据；

显示模块：用于将数据处理模块传输的处理结果进行终端显示。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本方案所述的云平台通过太阳能发电系统发电，通过所述蓄电池组件通过分组充放电的形式供电，保证了供电的稳定性。

2.本方案所述的云平台设置了混频器、手动增益控制器和自动增益控制器，对回波及主放大器的性能进行优化，提升了云平台对复杂环境的适应能力，增强了云平台对目标监控和侦察的准确性。

3.本方案所述的云平台配置有可移动的车体，既可以实现移动式的值守模式，也可实现静态的值守模式，使用区域和空间灵活性大。

附图说明

图1是本发明所述太阳能可移动和静态值守的云平台的平面结构示意图；

图2是本发明所述太阳能发电系统的原理示意图；

图3是本发明所述前端侦察系统的原理示意图；

图4是本发明所述远程终端处理系统的原理示意图；

图5是本发明所述前置放大器、主放大器、手动增益控制器和自动增益控制器之间的通信连接关系图。

1-可移动车体，2-远程终端处理系统，3-太阳能发电系统，4-前端侦察系统。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

请参照图1～5所示，一种太阳能可移动和静态值守的云平台，包括可移动车体1、太阳能发电系统3、前端侦察系统4和远程终端处理系统2。所述太阳能发电系统3和前端侦察系统4均设置在可移动车体1上。

所述太阳能发电系统3包括太阳能电池板、MPPT控制器、分组充放电控制器以及由多个电池组构成的蓄电池组件。所述太阳能电池板与蓄电池组件之间通过DC/DC电路连接；所述分组充放电控制器分别与各电池组电连接，用于控制对各电池组的充电与放电，防止太阳能电池板对各电池组过度充电或充电不满，以及防止夜间各电池组向太阳能电池板反向放电，以延长各电池组的使用寿命以及增大各电池组的电容量；所述MPPT控制器分别与太阳能电池板和分组充放电控制器电连接，MPPT控制器用于不断检测光伏阵列的电流电压变化，并根据其变化对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节，并通过调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终等于各电池组的内阻，来实现各电池组的最大输出。

所述前端侦察系统4与太阳能发电系统3连接，由各电池组向前端侦察系统4提供电能。所述前端侦察系统4包括微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统。

所述微波讯号发射子系统包括依次通过电连接的电源变换器、微波讯号发生器、滤波器、环形器和天线。

所述电源变换器用于将蓄电池组件中的电能转换成交流电，并为前端侦察系统4中各子系统供电所用。

所述微波讯号发生器用于发射特定波长的毫米级电磁波，所述毫米级电磁波是指波长为1～10mm的电磁波，特定波长是指微波讯号发生器发射预设在波长在1～10mm范围内且特定为某一值的电磁波。

所述滤波器用于将微波讯号发生器发出的非预设波长的电磁波进行过滤，仅允许预设的特定波长的电磁波通过。

所述环形器用于电磁波的单向环形传输，所述环形器与天线连接共用，在前端侦察系统4中起到了级间隔离、防止串阻干扰、抗匹配的作用，从而达到保护系统，提高系统稳定性的目的。

所述天线与环形器连接为一体，用于辐射和接收微波讯号发生器发射的电磁波。

具体地讲，所述微波讯号发射子系统的工作原理为：微波讯号发生器发射出预设的特定波长的电磁波，设其频率为f0，经滤波器过滤非预设特定波长的电磁波后，传输至环形器，再由天线辐射出去，并在空间以电磁波的形式传播，当电磁波在空间遇到目标时反射回来，被天线接收传输给环形器。

所述回波讯号接收子系统与环形器电连接，包括相互电连接的混频器、前置放大器、主放大器、手动增益控制器、自动增益控制器和带通滤波器。

所述混频器与环形器电连接。

所述混频器用于将回波讯号与环形器泄漏的信号进行混频，并输出多种和差频率的电磁波。

所述前置放大器为氧化镓功率放大器，用于对混频器处理后的输出的多种和差频率的电磁波进行选频，得到频率为fd的多普勒信号，并将所述多普勒信号频率放大预设倍数。

所述主放大器用于将前置放大器传输过来的信号进一步放大，以便于被远程终端处理系统2处理。

所述手动增益控制器用于增加主放大器的动态范围。

所述自动增益控制器用于调整主放大器的总增益。

所述带通滤波器用于对主放大器放大后预设特定频率以外的多普勒信号进行有效滤除。

具体地将，如果目标是运动的，则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度成正比的多普勒频率fd，使反向回波频率变为f0±fd。目标临近飞行取“+”，目标远离飞行取“-”。此回波被天线接收下来，经环行器加至混频器，在混频器中与经环行器泄漏的信号f0进行混频。混频器作为非线性元件，其输出多种和差频率，如fd，f0±fd，2f0±fd等，前置放大器对多种和差频率的电磁波选频和放大后，传输给主放大器再次进行放大，在主放大器运行过程中，通过手动增益控制器和自动增益控制器来分别调整主放大器的动态范围和总增益。主放大器放大后的多普勒信号经过带通滤波器处理后，传输给远程终端处理系统2处理。

在外界环境干扰较小的情况，一般不使用手动增益控制器。因此，所述前置放大器、手动增益控制器、自动增益控制器和主放大器之间的多普勒信号传输方式如附图5所示，所述前置放大器分别与手动增益控制器和自动增益控制器建立连接，手动增益控制器和自动增益控制器之间建立连接，所述自动增益控制器与主放大器建立连接；所述手动增益控制器和自动增益控制器之间设置有电缆切断开关，用于控制两者的连接与断开；所述前置放大器与自动增益控制器之间设置有电缆切断开关，用于控制二者的连接与断开。因此，可根据外界环境的复杂程度，选择只使用自动增益控制器来调整主放大器的总增益，还是选择使用手动增益控制器和自动增益控制器来增加主放大器的动态范围以及调整主放大器的总增益。

所述远程终端处理系统2包括相互电连接的数据采集模块、数据处理模块、数据储存模块和显示模块。所述数据采集模块与主放大器通信连接，主放大器将其处理后的多普勒信号传输给数据采集模块，然后由数据采集模块将信号传递给数据处理模块进行运算处理，并将处理后结果发送显示模块进行终端显示，同时将处理后数据传输至数据储存模块进行储存。

本方案所述的云平台通过太阳能发电系统3发电，通过所述蓄电池组件通过分组充放电的形式供电，保证了供电的稳定性。同时所述云平台配置有可移动的车体，既可以实现移动式的值守模式，也可实现静态的值守模式，使用区域和空间灵活性大。

本方案所述的云平台设置了混频器、手动增益控制器和自动增益控制器，对回波及主放大器的性能进行优化，提升了云平台对复杂环境的适应能力，增强了云平台对目标监控和侦察的准确性。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改、替换或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种太阳能可移动和静态值守的云平台，其特征在于：包括可移动车体(1)、远程终端处理系统(2)、以及分别固定设置在可移动车体(1)上的太阳能发电系统(3)和前端侦察系统(4)；所述太阳能发电系统(3)与前端侦察系统(4)电连接，所述前端侦察系统(4)与远程终端处理系统(2)通信连接；所述前端侦察系统(4)包括微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统；所述太阳能发电系统(3)用于为微波讯号发射子系统和回波讯号接收子系统提供电源支持；所述微波讯号发射子系统用于向发射外部空间发射毫米级电磁波；所述回波讯号接收子系统用于接收回波，并对回波进行预处理，得到多普勒信号，并将多普勒信号传输给远程终端处理系统(2)处理。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能可移动和静态值守的云平台，其特征在于：所述太阳能发电系统(3)包括：太阳能电池板、MPPT控制器、分组充放电控制器以及多个电池组；所述太阳能电池板与蓄电池组件之间通过DC/DC电路连接；所述分组充放电控制器分与各电池组连接电连接，用于控制对各电池组的充电与放电；所述MPPT控制器分别与太阳能电池板和分组充放电控制器电连接，MPPT控制器用于调节DC-DC转换电路的等效电阻始终等于各电池组的内阻来实现电池组的最大输出。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能可移动和静态值守的云平台，其特征在于：所述微波讯号发射子系统包括：

电源变换器：用于将蓄电池组件中的电能转换成交流电，并为前端侦察系统(4)中各子系统供电所用；

微波讯号发生器：用于发射特定波长的毫米级电磁波；

滤波器：用于将微波讯号发生器发出的非预设波长的电磁波进行过滤，仅允许预设的特定波长的电磁波通过；

环形器：用于电磁波的单向环形传输；

天线：与环形器连接为一体，用于辐射和接收微波讯号发生器发射的电磁波。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能可移动和静态值守的云平台，其特征在于：所述回波讯号接收子系统与环形器电连接，包括：

混频器：用于将回波讯号与环形器泄漏的信号进行混频，并输出多种和差频率的电磁波；

前置放大器：用于对混频器处理后的输出的多种和差频率的电磁波进行选频，得到选频后的多普勒信号，并将所述多普勒信号频率放大预设倍数；

主放大器：用于将前置放大器传输过来的信号进一步放大，以便于被远程终端处理系统(2)处理；

手动增益控制器：用于增加主放大器的动态范围；

自动增益控制器：用于调整主放大器的总增益。

带通滤波器：用于对主放大器放大后预设特定频率以外的多普勒信号进行有效滤除。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能可移动和静态值守的云平台，其特征在于：所述远程终端处理系统(2)包括：

数据采集模块：用于集中采集前端侦察系统(4)传输过来的多普勒信号，并将多普勒信号传输给数据处理模块进行处理，以及传输给数据储存模块进行储存；

数据处理模块：用于接收和处理数据采集模块传输的多普勒信号，并将处理结果传输给显示模块进行终端显示；

数据储存模块：用于储存数据采集模块传输过来的数据；

显示模块：用于将数据处理模块传输的处理结果进行终端显示。