CN109270494A - 一种高精度雷达测量系统防干扰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度雷达测量系统防干扰方法，属于雷达测量技术领域。本发明所述方法通过配置参数和增加信号处理算法将雷达主站分为频谱感知和测量两种模式；频谱感知模式中，高精度雷达测量系统事先根据需求的最大不模糊距离计算得到固定频率差，并且在测量系统工作频段之内，创建工作频率列表，利用频谱感知的方法检测列表中的频率，获取无干扰可使用工作频率信息，防止工作环境中的电磁干扰信号对测量系统的影响；测量模式中，在原测量系统测量位移的基础之上，雷达主站顺序发射两个具有固定频率差的单频信号，对目标(雷达从站)进行距离的测量，扩展了该远程位移测量系统的功能。
Description
技术领域
本发明属于雷达测量技术领域，具体涉及一种高精度雷达测量系统防干扰方法。
背景技术
近年来，山体滑坡、洪涝等自然灾害的频发，给国家社会带来严重影响，及时监测山地等复杂环境的动态也成为研究的主要方向之一。雷达具有测量性能稳定，受云雨雾等天气变化的影响小以及全天时的优点，在山体滑坡等需要远距离高精度测量的场景中发挥着越来越重要的作用。由于背景杂波与干扰的存在，目前的高精度雷达测量系统不能保证测量的稳定性。中国专利《杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法》(CN107121675A)提出了采用极化正交的双天线结构消除背景杂波对测量精度影响的方法，并给出了相应的远程位移测量装置。
然而在实际情况中，上述远程位移测量装置还要面对来自其他无线电设备的干扰，尤其是同频干扰，因而该装置仍有改进的空间。为了在存在同频干扰的环境中提高雷达系统测量的准确性，通常从抗和防两方面入手降低同频干扰对系统的影响。常用的抗干扰方法有:申请授权频段、跳频、频率分集和频谱感知等。
中国专利《一种基于认知无线电的跳频通信系统》(CN104393893B)利用认知无线电频谱感知技术对跳频频率集中的频点进行动态感知，解决传统跳频通信中的抗干扰问题。但是该方法需要对中国专利《杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法》(CN107121675A)提出的装置加以改进，增加跳频部分硬件；同时增加的跳频部分使用两套跳频图案并未改变使用频点，在干扰较大的通信环境效果不佳。且跳频技术需要发射和接收双方时钟同步，对系统的硬件有较高要求，成本较高。
为了满足控制成本且不改动现有装置的要求，中国专利《一种认知抗干扰无线通信系统的频谱感知方法》(CN 107995629A)公开了一种频谱感知抗干扰的方法，通过比较频带内接收信号样本的平均能量与初始阈值，重新设定新的判决阈值，提高频谱感知精度。但是该方法对全工作频段进行检测，时间成本较高。
综上，现有的抗干扰解决措施难以实现或者成本较高，不能完全满足现有装置的需求，因此需要从预防干扰的角度，在原有装置的基础上提出一种新的技术方案，以满足高精度雷达测量系统的成本改动小、测距精度高的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，在原有装置的基础上，提供一种高精度雷达测量系统防干扰方法，以满足高精度雷达测量系统的防干扰、成本改动小、测距精度高的要求，同时增加了测距的功能。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：
一种高精度雷达测量系统防干扰方法，基于中国专利《杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法》(CN 107121675A)公开的远程位移测量系统，该系统包括多个雷达主站、多个从站以及中央控制器。雷达主站包括发射单元、接收单元、频率综合器、本振信号处理单元、参考信号处理单元、第一控制器、数字信号处理器和第一通信模块；从站包括第三天线、第四天线、程控开关、第六放大器、第二控制器以及第二通信模块，第三天线与第四天线的极化相互正交且均为定向天线；中央控制器包括调度通信模块和测距模块。主站发射单元包括用于发射的第一天线，接收单元包括用于接收信号的第二天线，第一天线与第二天线的极化相互正交且均为定向天线。
包括以下步骤：
步骤1.根据需求的最大不模糊距离，中央控制器确定发射信号的固定频差；
步骤2.中央控制器在高精度雷达测量系统工作频率范围内创建工作频率列表，通过调度通信模块控制所有雷达主站进入频谱感知模式，控制所有雷达从站进入转发状态，确定各雷达主站相应的工作频率对；
步骤3.所有雷达主站工作频率对确定后，中央控制器通过调度通信模块控制所有雷达主站进入测量模式，实时采集高精度雷达测量系统测距数据。
步骤1的具体过程为：
根据需求的最大不模糊距离Rmax，由下式：
确定固定频差Δf，其中c为光速。
步骤2中确定雷达主站工作频率对的具体步骤如下：
步骤2-1.中央控制器在高精度雷达测量系统工作频率范围内创建工作频率对列表，每组工作频率对中的第一频率与第二频率相差固定频差Δf；
步骤2-2.中央控制器通过调度通信模块控制所有雷达主站，使得频率综合器不产生信号至发射单元，控制所有雷达从站进入转发状态；
步骤2-3.中央控制器选择工作频率列表中第一组工作频率对中的第一频率作为第一工作频率；
步骤2-4.中央控制器通过调度通信模块控制各雷达主站频率综合器产生以接收第一工作频率的本振信号，所有雷达主站通过第二天线接收工作环境中的信号，将本振信号与接收信号混频送至数字信号处理器；
步骤2-5.各雷达主站的数字信号处理器利用频谱感知方法检测接收信号，判断第一工作频率是否被占用，通过第一通信模块将判决结果发送至中央控制器；若存在雷达主站检测出该点频被占用，则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则选定该工作频率对中的第二频率作为第二工作频率；
步骤2-6.中央控制器通过调度通信模块控制各雷达主站频率综合器产生以接收第二工作频率的本振信号，各雷达主站通过第二天线接收工作环境中的信号，将本振信号与接收信号混频送入数字信号处理器；
步骤2-7.各雷达主站的数字信号处理器利用频谱感知方法检测接收信号，判断第二工作频率是否被占用，通过第一通信模块将判决结果发送至中央控制器；若存在雷达主站检测出该点频被占用，则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则该工作频率对即为雷达主站的测量工作频率对。
步骤3中雷达测距的具体步骤如下：
步骤3-1.中央控制器控制所有雷达主站的频率综合器产生频率值为步骤2中确定工作频率对中的第一工作频率的发射信号，雷达主站通过第一天线发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号处理成数字中频参考信号；
步骤3-2.各雷达主站中的第二天线依次接收各雷达从站的转发信号，雷达主站的接收单元将接收的信号处理成数字中频转发信号，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器；
步骤3-3.各雷达主站的数字信号处理器根据中频转发信号与中频参考信号计算第一工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
步骤3-4.中央控制器接收雷达主站发送的相位值，控制各雷达主站的频率综合器产生频率值为步骤2中确定的工作频率对中第二工作频率的发射信号，雷达主站通过第一天线发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号处理成数字中频参考信号；
步骤3-5.各雷达主站的第二天线依次接收各雷达从站的转发信号，雷达主站的接收单元将接收的信号分别处理成数字中频转发信号，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器；
步骤3-6.雷达主站的数字信号处理器对中频转发信号与中频参考信号计算第二工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
中央控制器接收雷达主站发送的相位值，与步骤3-3接收的第一工作频率下对应雷达从站的相位值做差，得到相位差由下式：
解算得到各从站距雷达主站的距离。
其中，步骤2-1至步骤2-7、步骤3-1至步骤3-7顺序执行。
优选的，步骤2-5和步骤2-7提及的频谱感知方法为基于能量检测的频谱感知方法。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述方法可以确保工作频率没有被其他用户占用，预防工作环境中的电磁干扰；
(2)本发明所述方法一开始就确定了最大不模糊距离，并利用这一信息创建工作频率列表，避免对雷达工作频率范围内的全频段搜索，仅对部分频点进行运算，有效缩短了系统测量前的准备时间；
(3)本发明所述方法与现有的精密测量系统的硬件结构完全兼容，只需重新配置主站的本振频率和增加信号处理的算法，对原雷达测量系统的精度没有影响；
(4)本发明所述方法在原雷达测量系统测位移的功能基础上，采用双频测距，可进一步获得目标与雷达主站的绝对距离。
附图说明
图1为本发明所述高精度雷达测量系统中的防干扰方法的算法流程图；
图2为本发明所述方法基于的雷达测量系统的结构示意图；
图3为雷达测量系统的雷达主站的内部结构示意图；
图4为雷达测量系统的雷达从站的内部结构示意图；
图5为本发明所述方法的场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
本实施例提供一种高精度雷达测量系统防干扰方法，其流程图如图1所示。本实施例所述方法基于中国专利《杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法》(CN107121675A)公开的远程位移测量系统，其结构示意图如图2所示，包括两个雷达主站M1、M2(3、4)，三个雷达从站N1、N2、N3(5、6、7)与中央控制器。雷达主站M1、M2和雷达从站N1、N2、N3在中央控制器的调度下配对完成频谱感知与测量工作。
中央控制器包括调度通信模块1和测距模块2；调度通信模块1用于调度并控制各雷达主站和雷达从站的状态、通过最大不模糊距离计算得到固定频率差、在测量系统工作频率范围内创建工作频率列表、接收主站数字信号处理器17处理后的工作频率对信息、接收雷达主站和雷达从站配对测量的相位值；测距模块2用于根据各配对测量所得的相位和解算出各雷达从站(被测目标)与雷达主站的绝对距离。
雷达主站的内部结构示意图如图3所示，雷达主站包括频率综合器9、发射单元、本振信号处理单元、接收单元、参考信号处理单元、第一控制器15、数字信号处理器17和第一通信模块16；
频率综合器9，用于产生发射信号和本振信号；
发射单元，包括第一放大器10、第一功分器11和第一天线12，用于将频率综合器9产生的发射信号分为A、B两路，A路信号通过第一天线12发射，B路信号发送至参考信号处理单元；
本振信号处理单元，包括第二放大器13和第二功分器14，用于将频率综合器9产生的本振信号分为C、D两路，C路信号发送至参考信号处理单元，D路信号发送至接收单元；
接收单元，包括第二天线23、第五放大器24、第二混频器25、第二滤波器26、第四放大器27和第二模数转换器28，用于接收工作环境中的信号，将接收信号与D路信号混频处理成数字中频接收信号，将数字中频接收信号发送至数字信号处理器17；
参考信号处理单元，包括衰减器18、第一混频器19、第一滤波器20、第三放大器2和第一模数转换器22，用于将B路信号和C路信号混频处理成数字中频参考信号，将数字中频参考信号发送给数字信号处理器17；
第一控制器15，用于对第一通信模块16、频率综合器9、接收单元、参考信号处理单元和数字信号处理器17进行控制，实现主站装置的参数配置、工作控制和提供时钟；
数字信号处理器17用于在频谱感知模式中，判断接收单元接收的工作环境信号与D路信号混频后的点频信号是否被占用；在测量模式中，根据数字中频转发信号和数字中频参考信号计算工作频率的相位值；
第一通信模块16，用于与中央控制器的调度通信模块1进行通信。
雷达从站的内部结构示意图如图4所示，雷达从站包括第二通信模块29、第二控制器30、程控开关31、第六放大器33、第三天线32和第四天线34；
第二通信模块29，用于与中央控制器进行通信，从中央控制器获得控制命令；
第二控制器30，耦接至第二通信模块29和程控开关31，用于根据第二通信模块29所接收的指令对程控开关31进行控制；
程控开关31，耦接至第三天线32，用于控制从站所处状态，所述状态包括转发状态和断路状态；
第三天线32，用于接收主站第一天线12的发射信号；
第六放大器33，耦接至程控开关31，用于放大第三天线32接收的信号；
第四天线34，耦接至第六放大器33，用于接收第六放大器33输出的转发信号，并发射转发信号。
本实施例的技术方案是：通过配置参数和增加信号处理算法将雷达主站分为频谱感知和测量两种模式；频谱感知模式中，由于雷达测距需要发送一对具有固定频率差的单频信号，高精度雷达测量系统事先根据需求的最大不模糊距离计算得到固定频率差，并且在测量系统工作频段之内，创建工作频率列表，利用频谱感知的方法检测列表中的频率，获取无干扰可使用工作频率信息，防止工作环境中的电磁干扰信号对测量系统的影响；测量模式中，在原测量系统测量位移的基础之上，雷达主站顺序发射两个具有固定频率差的单频信号，对目标(雷达从站)进行距离的测量，扩展了该远程位移测量系统的功能。本实施例所述方法包括以下步骤：
步骤1.根据需求的最大不模糊距离Rmax，由下式：
确定固定频差Δf，其中c为光速；
步骤2.中央控制器在高精度雷达测量系统工作频率之间创建工作频率列表，通过调度通信模块1控制所有雷达主站进入频谱感知模式，确定各雷达主站相应的工作频率对。
任选一雷达主站为例对步骤2进行说明，其他雷达主站工作方式相同，且所有雷达主站同时进行该步骤，具体包括：
步骤2-1.中央控制器在fL-fH频率范围内创建工作频率对列表，其中，每组工作频率对中的第一频差相差一定频率(如10MHz)，工作频率对中的第一频率与第二频率相差固定频差Δf；
步骤2-2.中央控制器通过调度通信模块1控制雷达主站，使得频率综合器9不产生信号至发射单元，控制所有雷达从站进入转发状态；
步骤2-3.中央控制器的调度通信模块1选择步骤2-1确定的工作频率列表中第一组工作频率对中的第一频率作为第一工作频率；
步骤2-4.中央控制器通过调度通信模块1控制雷达主站频率综合器9产生本振信号以接收第一工作频率的无线电信号，雷达主站通过第二天线23接收工作环境中的信号，接收单元将接收的信号处理成数字中频接收信号，并将数字中频接收信号送至数字信号处理器17；
步骤2-5.由雷达主站的数字信号处理器17对数字中频接收信号作傅里叶变换，并对傅里叶变换后的中频接收信号进行CFAR(Constant False-Alarm Rate，恒虚警率)判决，判断中频接收信号是否被占用，通过第一通信模块16将判决结果发送至中央控制器；若被占用则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则选定该工作频率对中的第二频率作为第二工作频率；
步骤2-6.中央控制器通过调度通信模块1控制雷达主站频率综合器9产生本振信号以接收第二工作频率的无线电信号，雷达主站通过第二天线23接收工作环境中的信号，雷达主站的接收单元将接收信号处理成数字中频接收信号，并将数字中频接收信号送入数字信号处理器17；
步骤2-7.由雷达主站的数字信号处理器17对数字中频接收信号作傅里叶变换，并对傅里叶变换后的中频接收信号进行CFAR判决，判断数字中频接收信号是否被占用，通过第一通信模块16将判决结果发送至中央控制器；若被占用则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则该工作频率对即为雷达主站的测量工作频率对。
步骤3.所有雷达主站工作频率对确定后，中央控制器通过调度通信模块1控制所有雷达主站进入测量模式，实时监测雷达测量系统数据。
任选一雷达主站为例对步骤3进行说明，其他雷达主站工作方式相同，且所有雷达主站同时进行该步骤，雷达测量模式的具体步骤如下：
步骤3-1.中央控制器控制雷达主站的频率综合器9产生频率值为步骤2中确定工作频率对中的第一工作频率的发射信号fT1，雷达主站通过第一天线12发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号fT1处理成数字中频参考信号；
步骤3-2.雷达主站中的第二天线23通过调度通信模块依次接收各雷达从站的转发信号{f1,1,f1,2,...,f1,n}(n为雷达从站的个数)，雷达主站的接收单元将接收的信号{f1,1,f1,2,...,f1,n}依次处理成数字中频转发信号{f1,1f,f1,2f,...,f1,nf}，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器17；
步骤3-3.雷达主站的数字信号处理器17对中频转发信号与中频参考信号采样、FFT处理，得到第一工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
步骤3-4.中央控制器接收雷达主站发送的第一工作频率相位值，控制雷达主站的频率综合器9产生频率值为步骤2中确定的工作频率对中第二工作频率的发射信号fT2，雷达主站通过第一天线12发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号fT2处理成数字中频参考信号；
步骤3-5.雷达主站的第二天线23通过调度通信模块依次接收各雷达从站的转发信号{f2,1,f2,2,...,f2,n}，雷达主站的接收单元将接收的信号{f2,1,f2,2,...,f2,n}分别处理成数字中频转发信号{f2,1f,f2,2f,...,f2,nf}，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器17；
步骤3-6.雷达主站的数字信号处理器17对中频转发信号与中频参考信号采样、FFT处理，得到第二工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
中央控制器接收雷达主站发送的相位值，与步骤3-3接收的第一工作频率下对应雷达从站的相位值做差，得到相位差由下式：
解算得到各从站距雷达主站的距离。
本实施例中，假定安装时所有的雷达主站和雷达从站装置在一个水平面上，相互间的安装位置关系及工作环境中存在的干扰区域如图5所示。高精度雷达测量系统的工作频率是10GHz-10.5GHz。在频谱感知模式中，雷达主站的频率综合器9不产生信号至发射单元，改变本振信号频率以接收设定的工作频率的无线电信号，雷达主站的其余单元正常工作。工作环境中，干扰源位于雷达主站M1的南偏西10°方向300米处，且干扰频率为10.0001GHz与10.01GHz。
频谱感知模式中，以雷达主站M1为例，具体说明雷达主站确定工作频率对的过程。
所需最大不模糊距离Rmax为1500米，此时，计算可得，固定频差Δf为0.1MHz。中央控制器在10GHz-10.5GHz频率范围内创建工作频率列表，如下表所示：
表1工作频率列表
| 第一频率(GHz) | 第二频率(GHz) |
| 10.00 | 10.0001 |
| 10.01 | 10.0101 |
| … | … |
| 10.49 | 10.4901 |
中央控制器通过调度通信模块1控制雷达主站M1进入频谱感知模式，控制雷达主站M1的频率综合器9不产生信号至发射单元，控制雷达从站N1、N2、N3均进入转发状态。
中央控制器选择列表中的第一组工作频率对中的第一频率10GHz，将本振信号频率设定为10.0107GHz。雷达主站M1通过第二天线23接收工作环境中的信号，对接收信号处理得到中频接收信号送入数字信号处理器17，由雷达主站的数字信号处理器17对中频接收信号作傅里叶变换，并对傅里叶变换后的中频接收信号进行CFAR判决，判断外界是否存在值为10GHz的干扰频率，发现没有干扰后，数字信号处理器17将不存在干扰的结果发送给中央控制器。此时，本振信号更改为10.0108GHz，继续对该点频进行判断，发现存在干扰，将存在干扰的判断结果发送给中央控制器，判断此工作频率对不可用。中央控制器选择列表中的下一组工作频率对，本振信号频率由10.0108GHz更改为10.0207GHz，雷达主站M1重新通过第二天线23接收工作环境中的信号，对接收信号处理得到中频接收信号送入数字信号处理器17，由雷达主站的数字信号处理器17对中频接收信号作傅里叶变换，并对傅里叶变换后的中频接收信号进行CFAR判决，判断外界是否存在10.01GHz的干扰，发现存在干扰，将存在干扰的判断结果发送给中央控制器，判断此工作频率对不可用。雷达主站M1选择列表中的下一组工作频率对，本振信号频率由10.0207GHz更改为10.0307GHz，重复上述步骤，获得可用频率对(10.02、10.0201)，结束确定工作频率对的步骤。雷达主站M2工作频率对获取步骤与雷达主站M1相同。
测量模式中，以雷达主站M1、雷达从站N3为例，具体说明测量被测目标(雷达从站)与雷达主站绝对距离的过程。
中央控制器通过调度通信模块将雷达主站M1与雷达从站N3配对，雷达主站M1通过第一天线12发送发射信号fT1＝10.02GHz(频率值为频谱感知阶段确定的第一工作频率)，雷达主站M1通过第二天线23接收雷达从站的转发信号，对转发信号处理得到中频转发信号送入数字信号处理器17，由雷达主站的数字信号处理器17对中频转发信号进行采样、FFT处理后，得到第一工作频率下雷达从站N3的相位值中央控制器接收并记录第一工作频率雷达从站N3相位值雷达主站M1通过第一天线12发送发射信号fT2＝10.0201GHz(频率值为频谱感知阶段确定的第二工作频率)，雷达主站M1通过第二天线23接收雷达从站的转发信号，对转发信号处理得到中频转发信号送入数字信号处理器17，由雷达主站的数字信号处理器17对中频转发信号进行采样、FFT处理后，得到第二工作频率下雷达从站N3的相位值中央控制器接收并记录第二工作频率雷达从站N3相位值相位差测距模块根据解算出雷达从站N3与雷达主站M1的绝对距离R1。
本实施例中，测量系统利用最大不模糊距离这一信息避免对雷达工作频率范围内的全频段搜索，仅对部分频点进行运算，有效缩短了系统测量前的准备时间，同时保证了工作频率未被占用，有效预防工作环境中存在的电磁干扰；本发明方案与原雷达测量系统的硬件结构完全兼容，仅通过重新配置主站的本振频率与增加信号处理的算法，增加了测量目标与雷达主站绝对距离的功能。
以上可知，本发明所述方法在不影响高精度雷达测量系统测量的同时，通过最大不模糊距离和频谱感知确定雷达工作频率，避免了全频段的频谱感知，同时避免了环境中的干扰。本发明所述方法实现了高精度雷达测量系统的防干扰。
以上所述，仅是本发明的示范实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何应用场景改变、简单修改、变更及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高精度雷达测量系统防干扰方法，基于的远程位移测量系统包括多个雷达主站、多个从站以及中央控制器；
雷达主站包括发射单元、接收单元、频率综合器、本振信号处理单元、参考信号处理单元、第一控制器、数字信号处理器和第一通信模块；从站包括第三天线、第四天线、程控开关、第六放大器、第二控制器以及第二通信模块，第三天线与第四天线的极化相互正交且均为定向天线；中央控制器包括调度通信模块和测距模块；
主站发射单元包括用于发射的第一天线，接收单元包括用于接收信号的第二天线，第一天线与第二天线的极化相互正交且均为定向天线；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.根据需求的最大不模糊距离，中央控制器确定发射信号的固定频差；
步骤2.中央控制器在高精度雷达测量系统工作频率范围内创建工作频率列表，通过调度通信模块控制所有雷达主站进入频谱感知模式，控制所有雷达从站进入转发状态，确定各雷达主站相应的工作频率对；
步骤3.所有雷达主站工作频率对确定后，中央控制器通过调度通信模块控制所有雷达主站进入测量模式，实时采集高精度雷达测量系统测距数据。
2.根据权利要求1所述的高精度雷达测量系统防干扰方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：
根据需求的最大不模糊距离Rmax，由下式：
确定固定频差Δf，其中c为光速。
3.根据权利要求1所述的高精度雷达测量系统防干扰方法，其特征在于，步骤2中确定雷达主站工作频率对的具体步骤如下：
步骤2-1.中央控制器在高精度雷达测量系统工作频率范围内创建工作频率对列表，每组工作频率对中的第一频率与第二频率相差固定频差Δf；
步骤2-2.中央控制器通过调度通信模块控制所有雷达主站，使得频率综合器不产生信号至发射单元，控制所有雷达从站进入转发状态；
步骤2-3.中央控制器选择工作频率列表中第一组工作频率对中的第一频率作为第一工作频率；
步骤2-4.中央控制器通过调度通信模块控制各雷达主站频率综合器产生以接收第一工作频率的本振信号，所有雷达主站通过第二天线接收工作环境中的信号，将本振信号与接收信号混频送至数字信号处理器；
步骤2-5.各雷达主站的数字信号处理器利用频谱感知方法检测接收信号，判断第一工作频率是否被占用，通过第一通信模块将判决结果发送至中央控制器；若存在雷达主站检测出该点频被占用，则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则选定该工作频率对中的第二频率作为第二工作频率；
步骤2-6.中央控制器通过调度通信模块控制各雷达主站频率综合器产生以接收第二工作频率的本振信号，各雷达主站通过第二天线接收工作环境中的信号，将本振信号与接收信号混频送入数字信号处理器；
步骤2-7.各雷达主站的数字信号处理器利用频谱感知方法检测接收信号，判断第二工作频率是否被占用，通过第一通信模块将判决结果发送至中央控制器；若存在雷达主站检测出该点频被占用，则中央控制器按序选择工作频率对列表中的下一组频率对中的第一频率作为第一工作频率，并返回步骤2-4，否则该工作频率对即为雷达主站的测量工作频率对。
4.根据权利要求1所述的高精度雷达测量系统防干扰方法，其特征在于，步骤3中雷达测距的具体步骤如下：
步骤3-1.中央控制器控制所有雷达主站的频率综合器产生频率值为步骤2中确定工作频率对中的第一工作频率的发射信号，雷达主站通过第一天线发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号处理成数字中频参考信号；
步骤3-2.各雷达主站中的第二天线依次接收各雷达从站的转发信号，雷达主站的接收单元将接收的信号处理成数字中频转发信号，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器；
步骤3-3.各雷达主站的数字信号处理器根据中频转发信号与中频参考信号计算第一工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
步骤3-4.中央控制器接收雷达主站发送的相位值，控制各雷达主站的频率综合器产生频率值为步骤2中确定的工作频率对中第二工作频率的发射信号，雷达主站通过第一天线发送发射信号，雷达主站的参考信号处理单元将发射信号处理成数字中频参考信号；
步骤3-5.各雷达主站的第二天线依次接收各雷达从站的转发信号，雷达主站的接收单元将接收的信号分别处理成数字中频转发信号，并将中频参考信号依次与中频转发信号送入数字信号处理器；
步骤3-6.雷达主站的数字信号处理器对中频转发信号与中频参考信号计算第二工作频率下各雷达从站相应的相位值，并将相位值依次发送给中央控制器；
中央控制器接收雷达主站发送的相位值，与步骤3-3接收的第一工作频率下对应雷达从站的相位值做差，得到相位差由下式：
解算得到各从站距雷达主站的距离。
5.根据权利要求3所述的高精度雷达测量系统防干扰方法，其特征在于，步骤2-5和步骤2-7中的频谱感知方法为基于能量检测的频谱感知方法。
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|---|---|
| CN (1) | CN109270494B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110045359A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-23 | 深圳迈睿智能科技有限公司 | 微波探测器及其抗干扰方法和微波探测方法 |
| CN111654309A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-09-11 | 成都空网智联科技有限公司 | 一种跳频信号的解调系统 |
| CN116184340A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-05-30 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种分布式合成孔径雷达验证系统及方法 |
Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1819496A (zh) * | 2006-03-09 | 2006-08-16 | 武汉大学 | 利用高频雷达接收机实现频率监测功能的方法 |
| CN101089653A (zh) * | 2007-07-20 | 2007-12-19 | 西安理工大学 | 近程调频连续波fmcw雷达抗干扰方法 |
| CN101520510A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-09-02 | 邹谋炎 | 一种公路车辆监测用窄波束测速雷达组 |
| CN101738600A (zh) * | 2008-11-14 | 2010-06-16 | 武汉大学 | 高频地波雷达组网的时钟同步控制方法及其装置 |
| CN102680962A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-09-19 | 天津大学 | 宽带认知被动雷达系统架构设计方法 |
| CN103529454A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-01-22 | 中国科学院上海天文台 | 一种多望远镜激光测距系统及其方法 |
| CN103560873A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-05 | 北京理工大学 | 一种分布式同步脉冲的产生方法 |
| CN104215954A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-12-17 | 电子科技大学 | 一种步进变频雷达通信一体化的组网方法 |
| US20150201420A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | U.S Army Research Laboratory ATTN: RDRL-LOC-I | Fast method for wideband spectrum sensing |
| CN104820210A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-05 | 深圳大学 | 频率干扰下的自适应距离估算方法及系统 |
| CN104991249A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-10-21 | 桂林电子科技大学 | 一种山体滑坡的mimo雷达监测系统及监测方法 |
| WO2015199846A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for protecting radars from interference |
| CN105388464A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-09 | 河海大学 | 一种对抗数字射频存储转发干扰的多雷达干扰抑制方法 |
| CN105577352A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 浙江大学 | 基于相位域实现的数字化远程相位同步方法和系统 |
| CN105891789A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-24 | 西安电子科技大学 | 联合时频分布和压缩感知对抗雷达频谱弥散干扰的方法 |
| WO2016165281A1 (zh) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | 深圳大学 | 一种雷达通信方法与系统 |
| CN106465136A (zh) * | 2014-06-27 | 2017-02-22 | 诺基亚技术有限公司 | 用于分布式层级数据库的基于云的系统 |
| CN106443658A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 电子科技大学 | 一种近距雷达传感器及其测距方法 |
| CN107121675A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-01 | 成都猫道科技有限公司 | 具有杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法 |
| CN107533131A (zh) * | 2015-04-06 | 2018-01-02 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 在频率调制连续波(fmcw)雷达系统中的干扰检测 |
| CN108089160A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-29 | 郑州轻工业学院 | 一种高精度双基地雷达时间同步检测系统及检测方法 |
| US20180217230A1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-02 | U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I | Spectrum sensing for advanced radar performance |
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201811107189.9A patent/CN109270494B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1819496A (zh) * | 2006-03-09 | 2006-08-16 | 武汉大学 | 利用高频雷达接收机实现频率监测功能的方法 |
| CN101089653A (zh) * | 2007-07-20 | 2007-12-19 | 西安理工大学 | 近程调频连续波fmcw雷达抗干扰方法 |
| CN101738600A (zh) * | 2008-11-14 | 2010-06-16 | 武汉大学 | 高频地波雷达组网的时钟同步控制方法及其装置 |
| CN101520510A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-09-02 | 邹谋炎 | 一种公路车辆监测用窄波束测速雷达组 |
| CN102680962A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-09-19 | 天津大学 | 宽带认知被动雷达系统架构设计方法 |
| CN103529454A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-01-22 | 中国科学院上海天文台 | 一种多望远镜激光测距系统及其方法 |
| CN103560873A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-05 | 北京理工大学 | 一种分布式同步脉冲的产生方法 |
| US20150201420A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | U.S Army Research Laboratory ATTN: RDRL-LOC-I | Fast method for wideband spectrum sensing |
| WO2015199846A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for protecting radars from interference |
| CN106465136A (zh) * | 2014-06-27 | 2017-02-22 | 诺基亚技术有限公司 | 用于分布式层级数据库的基于云的系统 |
| CN104215954A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-12-17 | 电子科技大学 | 一种步进变频雷达通信一体化的组网方法 |
| CN107533131A (zh) * | 2015-04-06 | 2018-01-02 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 在频率调制连续波(fmcw)雷达系统中的干扰检测 |
| WO2016165281A1 (zh) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | 深圳大学 | 一种雷达通信方法与系统 |
| CN104820210A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-05 | 深圳大学 | 频率干扰下的自适应距离估算方法及系统 |
| CN104991249A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-10-21 | 桂林电子科技大学 | 一种山体滑坡的mimo雷达监测系统及监测方法 |
| CN105577352A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 浙江大学 | 基于相位域实现的数字化远程相位同步方法和系统 |
| CN105388464A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-09 | 河海大学 | 一种对抗数字射频存储转发干扰的多雷达干扰抑制方法 |
| CN105891789A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-24 | 西安电子科技大学 | 联合时频分布和压缩感知对抗雷达频谱弥散干扰的方法 |
| CN106443658A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 电子科技大学 | 一种近距雷达传感器及其测距方法 |
| US20180217230A1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-02 | U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I | Spectrum sensing for advanced radar performance |
| CN107121675A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-01 | 成都猫道科技有限公司 | 具有杂波抑制功能的远程位移测量装置、系统及方法 |
| CN108089160A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-29 | 郑州轻工业学院 | 一种高精度双基地雷达时间同步检测系统及检测方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| J LUNDÉN: "Spectrum sensing for cognitive radio and radar systems", 《TEKNILLINEN KORKEAKOULU》 * |
| 刘阳: "统一扩频测控的信号捕获及其抗干扰分析", 《中国优秀硕士论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 郝文慧: "基于微波光子学的宽带射频信道化接收技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 陈克微: "双基地MIMO雷达通信一体化中的处理与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 陈强: "超宽带雷达通信一体化共享信号技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 魏明山: "《无线电测控基础》", 30 September 2015 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110045359A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-23 | 深圳迈睿智能科技有限公司 | 微波探测器及其抗干扰方法和微波探测方法 |
| CN110045359B (zh) * | 2019-03-22 | 2022-03-18 | 深圳迈睿智能科技有限公司 | 微波探测器及其抗干扰方法和微波探测方法 |
| CN111654309A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-09-11 | 成都空网智联科技有限公司 | 一种跳频信号的解调系统 |
| CN111654309B (zh) * | 2020-07-13 | 2021-09-28 | 成都空网智联科技有限公司 | 一种跳频信号的解调系统 |
| CN116184340A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-05-30 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种分布式合成孔径雷达验证系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109270494B (zh) | 2022-08-02 |
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