CN109981136A - 一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质；该方法可以包括：对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。

Description

一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
跳频通信系统是一种常见的抗干扰通信系统。在敌对环境下，作为对战的双方，比如Alice和Bob，当Alice方使用跳频电台时，如果Bob方能捕获Alice方未知跳频电台的跳频信号，那么对Bob方的战术制定以及夺取胜利将会有很大的帮助。
而目前通用的跳频信号捕获方案，通常会采用定频通信所使用的超外差式接收机，即通过接收机所产生的频率和从天线接收的信号相差一个频率，接着混频之后经过带通滤波器滤除额外的频率分量，最后经过调制解调器解调信号所传输的信息。
值得注意的是，跳频信号的频率不同于定频信号的，跳频信号的频率是随机跳变的，因此跳频信号的带宽更宽，从几十MHz到几百MHz，甚至GHz级带宽。根据奈奎斯特定理，若希望不失真地恢复信号，那么采样频率必须大于或等于跳频信号最高频率的两倍，这种情况会对模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)提出了很大的要求。目前常规的跳频捕获方案主要存在以下问题：
首先，常规的跳频通信信号捕获方案通常采用超外差式接收机。超外差式接收机依靠固定的中频放大器放大信号，具有较高的选择性和较好的频率特性，但是超外差接收机主要的缺点是电路较为复杂，同时存在一些特殊的干扰，比如组合频率干扰，中频干扰等，通常为了解决这些问题，超外差接收机一般会用到一级或者几级中频混频器，所以电路较为复杂且成本较高，集成度不高。另外，超外差式接收机还需要用到很多比较昂贵体积较大并且选频特性良好的滤波器，例如陶瓷离散的滤波器等，而且这些滤波器只能片外实现，集成难度大，一般情况下超外差接收机的功耗都比较高。
其次，采用宽带多相滤波方式进行跳频信号捕获频谱分析。需要采用高速ADC对跳频信号进行采集。使用高速ADC进行采样后，样本速率高且样本数据量大，还需要进行多相抽取滤波，较大的数据量对后续的数字信号处理带来了很多挑战，会造成整体系统功耗偏高，系统体积加大的问题。而且常规跳频信号一般几百MHz，甚至GHz级带宽，对ADC要求非常高，高速ADC价格较为昂贵，造成系统成本的上升。
因此，传统设计思路是数字处理模块采用ADC+DSP+FPGA平台架构，通过ADC芯片实现与射频模块间低中频互联，射频通道采用2次变频配合谐波滤波器、调谐滤波器、中频滤波器组实现射频通道相关技术要求，这些体制存在体积大、功耗大、传输数据多等缺点，不能满足未来战场的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质；
本发明实施例包含数字处理、射频部分。数字处理模块采用单片SOC芯片(Zynq)+射频捷变频芯片(AD9361)平台架构，数字处理模块通过高中频与射频通道模块互联。
其中，Zynq芯片为高度集成处理器，包含FPGA、双核Cortex A9 CPU以及辅助ADC，与传统方案相比减少了部分主要处理芯片；AD9361芯片集成了高速ADC、DAC、二本振、混频、可调中频滤波器、收AGC等，大大减少了数字处理模块数模变换、射频通道模块中频变换电路。本发明通过信道控制模块完成宽带跳频信号采集。相对于常规的跳频信号捕获方案，具有功耗低、体积小的优势。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种跳频通信信号的捕获方法，所述方法包括：
对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
第二方面，本发明实施例提供了一种跳频通信信号的捕获装置，所述装置包括：划分部分，搬移部分、监测部分和生成部分；其中，
所述划分部分，配置为对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
所述搬移部分，配置为将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率；
所述监测部分，配置为对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
所述生成部分，配置为根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有跳频信号的捕获程序，所述跳频信号的捕获程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种跳频通信信号的捕获方法、装置及计算机存储介质；按照监测带宽将目标带宽划分为多个监测频段，并将各监测频段搬移到监测带宽后进行跳频频段的监测，最后将各监测频段的跳频频段生成整个目标带宽的跳频图案，由此不需要使用高速ADC对整个目标带宽进行采样，仅需要能够对监测带宽进行采样的一级混频配合AD9361的中频就可以实现对整个目标带宽的采样，从而减少了后续处理的数据量和处理难度，降低了功耗和系统体积，提高了便携性；相较于目前常规的跳频信号捕获方案，更加适用于当前复杂多变的战场环境。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种跳频通信信号捕获方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种划分目标带宽的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种跳频通信信号的捕获装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种跳频通信信号捕获方法具体示例流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
目前，常规的跳频通信信号捕获方案通常采用超外差式接收机。超外差式接收机依靠固定的中频放大器放大信号，具有较高的选择性和较好的频率特性，但是超外差接收机主要的缺点是电路较为复杂，同时存在一些特殊的干扰，比如组合频率干扰，中频干扰等，通常为了解决这些问题，超外差接收机一般会用到一级或者几级中频混频器，所以电路较为复杂且成本较高，集成度不高。若采用宽带多相滤波方式进行跳频信号捕获频谱分析。需要采用高速ADC对跳频信号进行采集。依赖高速高精度的模数转换器ADC，以100MHz以上带宽的跳频信号为例，根据奈奎斯特抗混叠采样定理，至少需要使用采样频率为200MHz以上的ADC；而在实际工程应用中，一般会选用400MHz的ADC。但是，对于目前采样率高于400MHz的高精度ADC来说，不仅价格昂贵，而且采样后会产生大量的数据输出，对后续FPGA或DSP芯片的性能会产生很大的压力，不利于后续数字信号处理系统的处理。因此，目前常规的跳频信号捕获系统不仅成本过高，而且功耗较大。
针对上述问题，参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种跳频通信信号捕获方法，该方法可以应用于射频信号接收机，该方法可以包括：
S101：对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
S102：将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
S103：根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
通过图1所示的技术方案，按照监测带宽将目标带宽划分为多个监测频段，并将各监测频段搬移到监测带宽后进行跳频频段的监测，最后将各监测频段的跳频频段生成整个目标带宽的跳频图案，由此不需要使用高速ADC对整个目标带宽进行采样，仅需要能够对监测带宽进行采样的一级混频配合AD9361的中频就可以实现对整个目标带宽的采样，从而减少了后续处理的数据量和处理难度，降低了功耗和系统体积，提高了便携性，能够更加适用于当前复杂多变的战场环境。
针对图1所示的技术方案，在一种可能的实现方式中，所述对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段，包括：
根据所述目标带宽B以及所述监测带宽B0之间的倍数关系，将所述目标带宽划分为N个监测频段；其中，各监测频段Bi的中心频率为fi，1≤i≤N。
具体来说，设定目标带宽B是所述监测带宽B0的N倍，可以理解地，N为对真实倍数进行向上取整的整数。由此可知，参见图2，可以将目标带宽B划分为N个带宽长度为B0的监测频段，根据监测带宽B0的中心频率F0可以得知计算出N个监测频段中每监测频段Bi的中心频率，即f1、f2、f3…fN。
针对图1所示的技术方案，在一种可能的实现方式中，所述将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段，包括：
根据各监测频段Bi的中心频率fi，将各监测频段Bi顺序地依次搬移到监测带宽B0对应的中心频率f0；
在预设的时间段内通过低速模数转换器ADC顺序地采集各搬移后的监测频段的IQ数据；
对于每个搬移后的监测频段的IQ数据进行数据预处理后，将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断；
对截断后的数据进行快速傅里叶变换，通过频谱估计得到频谱数据；
将频谱数据进行分段，并按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存。
具体来说，在获得各监测频段Bi之后，可以按时间顺序依次对各监测频段Bi进行信道搬移，以低速ADC为宽带收发器AD9361为例，在T1时刻将天线中接收到的中心频率为f1的监测频段B1搬移至宽带收发器的中心频率f0，当宽带收发器AD9361完成中心频率为f0，带宽为B1的数据采集；在采集到足够的数据后，在T2时刻，将天线中接收到的中心频率为f2的监测频段B2搬移至宽带收发器的中心频率F0，完成下一段带宽为B1的信号采集任务，以此顺序，直到完成整个目标带宽B的监测任务。可以理解地，后续频谱搬移仍然可以按照f1、f2…fN为一个周期，以f1、f2…fN的顺序周期地循环完成对目标带宽B的监测任务。
对于上述循环进行的数据采集，两次频谱搬移之间的时间段可以为一个换频周期S，那么在N个换频周期所采集到的数据可以覆盖完整的目标带宽B。在一个换频周期内，可以将采集的IQ数据存入FIFO中，选定合适的FIFO深度，IQ数据存满之后读出，进行数据预处理；具体的预处理过程如下：
通过双端口RAM对接收信号进行缓存，信号先输入到RAM中，再从RAM中输出。这样处理数据有利于对信号的频谱分辨率进行更加灵活的调整。预处理数据模块的输出除了RAM中缓存的信号输出，还包括数据输出开始标志位信号，数据输出结束标志位信号和数据输出有效标志位信号。这三个标志位信号在后续的快速傅里叶变换FFT中会用到。
随后，将预处理后的数据进行汉宁窗加窗截断。然后对截断数据进行快速傅里叶变换，进行频谱估计得到频谱数据。
对于上述实现方式，所述将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断，包括：
选择下式所示的加窗函数将所述预处理后的数据进行加窗截断：
需要说明的是，加汉宁窗处理主要是为了减轻截断效应，通过改变窗函数的形状，提高数主瓣的能量，压低旁瓣的幅度，较少截断效应的影响。
对于上述实现方式，所述按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存，包括：
将频谱数据与跳频图案中的跳频频段相对应；
对跳频频段内频谱数据进行累加求和；
设置合理的判决门限，若所述跳频频段内的数据求和大于判决门限，将所述跳频频段的频段号进行存储上传。
至此，当针对目标带宽的跳频信号捕获完成后，可以循环上述技术方案，从而可以显示连续的跳频图案。
基于上述图1所示的跳频信号的捕获方法，参见图3，其示出了一种跳频通信信号的捕获装置30，所述装置30包括：划分部分301，搬移部分302、监测部分303和生成部分304；其中，
所述划分部分301，配置为对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
所述搬移部分302，配置为将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率；
所述监测部分303，配置为对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
所述生成部分304，配置为根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
在图3所示的装置30中，所述划分部分301，包括信号接收天线和上位机；其中，
所述信号接收天线，配置为接收被监测的目标带宽信号；
所述上位机，配置为根据所述目标带宽B以及所述监测带宽B0之间的倍数关系，将所述目标带宽划分为N个监测频段，并控制所述搬移部分302；其中，各监测频段Bi的中心频率为fi，1≤i≤N。
在图3所示的装置30中，所述搬移部分302，包括快捷变换频模块、低速模数转换器、FPGA数字信号处理模块；
其中，所述快捷变换频模块，配置为基于所述上位机的控制根据各监测频段Bi的中心频率fi，将各监测频段Bi顺序地依次搬移到监测带宽B0对应的中心频率f0；
所述低速模数转换器，配置为在预设的时间段内通过低速模数转换器ADC顺序地采集各搬移后的监测频段的IQ数据；
所述FPGA数字信号处理模块，配置为对于每个搬移后的监测频段的IQ数据进行数据预处理后，将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断；
以及，对截断后的数据进行快速傅里叶变换，通过频谱估计得到频谱数据；
所述ARM处理器，配置为将频谱数据进行分段，并按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存。
在图3所示的装置30中，所述ARM处理器，配置为
将频谱数据与所述上位机中跳频图案内的跳频频段相对应；
对跳频频段内频谱数据进行累加求和；
设置合理的判决门限，若所述跳频频段内的数据求和大于判决门限，将所述跳频频段的频段号进行存储上传。
对于上述跳频信号的捕获装置30，所述低速模数转换器所采用的宽带收发器不同于常规跳频捕获系统采用的高速ADC，本发明实施例采用窄带宽低速ADC，带宽不超过56Mhz。该ADC采用零中频架构，不同于常规的超外差接收机，无须将高频调制信号变换到中频，中频信号进行滤波处理之后再变换为基带信号，而是直接将接收到的高频信号直接变换到基带信号。而AD9361芯片可以将3740MHz的模拟信号转换为便于进行处理的数字信号，并将信号从3740MHz直接搬移到零频。从而在一个芯片上完成了下变频，模数转换，滤波处理，这种架构在器件使用数量上明显少于常规超外差式接收机。因此功耗较低，整个系统的体积也可以随之缩小很多。不同于常规的超外差接收机，本系统可以将整机从过去的大体积缩小到手持式体积。因此，所述低速模数转换器可以优选为中低速的宽带收发器AD9361，其监测带宽为B0，中心频率为F0。
上位机在完成监测频段划分之后，将计算出的中频频率下发命令给ARM，通过AXI总线将需监测的中心频率和监测带宽，发送到快捷变换频模块。快捷变换频模块按时间顺序，依次进行信道搬移，即在T1时刻将天线中接收到的中心频率为f1的信道搬移至宽带收发器的中心频率F0，当宽带收发器AD9361完成中心频率为f0,带宽为B0的数据采集，并采集到足够的数据后，在T2时刻，快捷变换频模块将天线中接收到的中心频率为f2的信道搬移至宽带收发器的中心频率F0，完成下一段带宽为B0的信号采集任务，以此顺序，直到完成整个目标带宽B的监测任务。
对于频谱搬移来说，可以f1、f2…fN为一个周期，以f1、f2…fN的顺序周期地循环完成对目标带宽B的监测任务。对于上述循环进行的数据采集，T1时刻到T2时刻可以设定为成为一个换频周期S，N个换频周期所采集的数据可以覆盖完整的目标带宽B，在一个换频周期内，FPGA将宽带收发器AD9361所采集的IQ数据存入FIFO中，选定合适的FIFO深度，IQ数据存满之后读出，进行数据预处理。而数据预处理是为了便于在后续的操作中对从ADC接收到的信号进行处理，先将信号经过一个预处理模块。预处理模块包括一个双端口RAM和一个RAM控制器，其作用是通过双端口RAM对接收信号进行缓存，信号先输入到RAM中，再从RAM中输出。这样处理数据有利于对信号的频谱分辨率进行更加灵活的调整。预处理模块的输出除了RAM中缓存的信号输出，还包括数据输出开始标志位信号，数据输出结束标志位信号和数据输出有效标志位信号。这三个标志位信号在后续的快速傅里叶变换FFT中会用到。
而对于FPGA数字信号处理模块来说，选择升余弦窗(又称汉宁窗：HanningWindow)作为加窗函数。升余弦窗的表达式如下所示：
加汉宁窗处理主要是为了减轻截断效应，通过改变窗函数的形状，提高数主瓣的能量，压低旁瓣的幅度，较少截断效应的影响。
对于所述ARM处理器来说，在进行判决时，将频谱数据与上位机中跳频图案中的跳频频段相对应，对跳频频段内频谱数据进行累加求和，设置合理的判决门限，若本跳频频段内的数据求和大于判决门限，对本跳频频段的频段号进行存储上传，在FPGA内部对跳频数据判决仅仅上传判决结果可以解决上位机、ARM和FPGA传输大量数据包，组包错误或数据丢包的问题。
此外，在本发明实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，具体可以为计算机可读存储介质，该计算机存储介质存储有跳频信号的捕获程序，所述跳频信号的捕获程序被至少一个处理器执行时实现前述方案中任一项所述的方法的步骤。
以下通过具体示例对本发明实施例所提供的跳频信号的捕获方法及装置的实现过程进行阐述。
具体示例一
在本具体示例中，参见图4，设定用户需要监测中心频率为400Mhz跳频信号带宽为100MHz的跳频信号，上位机管理中心配置中心频率为400Mhz，带宽为100MHz的跳频信号，因此，目标带宽为100MHz，目标带宽的中心频率为400Mhz。宽带收发器AD9361中心频率配置为3740Mhz，宽带收发器接收带宽配置为50Mhz。
首先，在快捷变换频模块信道搬移时，作为处理系统(PS，Processing System)的上位机计算得出所需进行的换频次数为2次，并且计算2次信道搬移的中心频率，由此可知：第一次信道搬移中心频率为375Mhz，第二次信道搬移的中心频率为425Mhz。
接着，上位机将计算出的中心频率下发命令给作为处理系统(PS，ProcessingSystem)的ARM处理器，ARM处理器发送给快捷变换频模块进行信道控制。FPGA数字信号处理模块收到ARM处理器的命令开始进行工作，并发送标志位change_en给快捷变换频模块；快捷变换频模块将中频为375Mhz信号混频搬移到3740Mhz，完成换频之后发送标志位freq_en给FPGA数字信号处理模块。
然后，FPGA数字信号处理模块收到换频完成的标志位freq_en后，FIFO缓存宽带收发器AD9361的IQ数据，存入512点数据后通过预处理模块以及汉宁加窗后做快速傅里叶FFT变换计算频谱，FFT变换之后的频谱数据进行移位校准，完成频谱估计，得到频谱数据。
接着，可以将得到的频谱数据进行频谱数据的跳频频段划分，根据宽带收发器AD9361采样的数据速率，本具体示例中AD9361数据速率为61.44Mhz，进行512点快速傅里叶变换，变换后得到的512点频谱数据，根据计算频谱数据的频点分辨率为0.12Mhz。
然后，根据频谱数据进行跳频频段判决，用于绘制跳频图案。跳频图案的分辨率根据监测带宽选取，本具体示例中选取为2.52Mhz，即跳频图案中每个跳频频段表示2.52Mhz带宽，将100Mhz的跳频监测带宽分为40个跳频频段。因此，每一个跳频频段对应21个频谱数据的频点，对21个跳频频点数据进行累加求和。取合理的跳频信号判决门限对跳频频点分段进行判决，若跳频频点累加和大于跳频信号判决门限，则将所在跳频频段的频段值存入RAM中。
上述由快捷变频模块进行信道控制直至跳频信号判决可以认为是可编程逻辑(PL，Programmable Logic)数据处理部分，如图4中虚线所示。
接着，由于一次换频只能完成50Mhz跳频信号的频谱数据以及30个跳频频段的判决，因此需要进行二次换频；快捷变换频模块将信道中频切换到425Mhz，进行下一次换频，通过上述步骤完成下一段50Mhz跳频带宽的信号监测任务。每次完成100Mhz跳频信号监测任务之后，FPGA数字信号处理模块向ARM处理器发送中断命令，ARM处理器从RAM中读取跳频频段判决结果，并将结果上传至上位机，上位机完成跳频图案的绘制。
最后，当整个跳频信号的捕获装置在未收到停止命令时，快捷变换频模块依次按照375Mhz、425Mhz、375Mhz、425Mhz…的顺序，连续不停的工作，完成100Mhz带宽的跳频信号监测任务，绘制连续不间断的跳频图案。
具体示例二
本具体示例中，上位机配置需要监测中心频率为800Mhz，跳频信号带宽为300Mhz的跳频信号。宽带收发器AD9361中心频率仍然配置为3740Mhz，宽带收发器接收带宽配置为50Mhz。本具体示例的流程如图4所示，在此不再赘述。
首先，快捷变换频模块信道搬移时，上位机计算所需进行的换频次数为6次，并且计算6次信道搬移的中心频率，由此可知，第一次信道搬移中心频率为675Mhz，第二次信道搬移的中心频率为725Mhz，第三次信道搬移中心频率为775Mhz，第四次信道搬移的中心频率为825Mhz，第五次信道搬移中心频率为875Mhz，第六次信道搬移的中心频率为925Mh。
接着，上位机将计算出的中心频率下发命令给ARM处理器，ARM处理器发送给快捷变换频模块。FPGA数字信号处理模块收到ARM处理器的命令开始进行工作，并发送标志位change_en给快捷变换频模块，快捷变换频模块将中频为675Mhz信号混频搬移到3740Mhz。完成换频之后发送标志位freq_en给FPGA数字信号处理模块。
然后，FPGA数字信号处理模块收到换频完成的标志位freq_en后，FIFO缓存AD9361的IQ数据，存入512点数据后做FFT变换计算频谱，FFT变换之后的频谱数据进行移位校准，完成频谱估计，得到频谱数据。
接着，可以将得到的频谱数据进行频谱数据的跳频频段划分，根据AD9361采样的数据速率，本实例中AD9361数据速率为61.44Mhz，进行512点快速傅里叶变换，变换后得到的512点频谱数据，根据计算频谱数据的频点分辨率为0.12Mhz。
然后，根据频谱数据进行跳频频段判决，用于绘制跳频图案。跳频图案的分辨率根据监测带宽选取，本具体示例中选取为2.52Mhz，即跳频图案中每个跳频频段表示2.52Mhz带宽，将400Mhz的跳频监测带宽分为130个跳频频段。因此，每一个跳频频段对应21个频谱数据的频点，对21个跳频频点数据进行累加求和。取合理的跳频信号判决门限，若跳频频点累加和大于跳频信号判决门限，则将所在跳频频段的频段值存入RAM中。
接着，由于一次换频只能完成50Mhz跳频信号的频谱数据，30个跳频频段的判决，因此进行二次换频，快捷变换频模块将信道中频切换到425Mhz，通过上述步骤完成下一段50Mhz跳频带宽的信号监测任务。每次完成100Mhz跳频信号监测任务之后，FPGA向ARM发送中断命令，ARM从RAM中读取跳频频段判决结果，并将结果上传至上位机管理中心，上位机管理中心完成跳频图案的绘制。
最后，当整个跳频信号的捕获装置在未收到停止命令时，快捷变换频模块依次按照675Mhz、725Mhz、775Mhz、825Mhz、875Mhz、925Mhz、675Mhz、725Mhz…的顺序，连续不停的工作，连续完成300Mhz带宽的跳频信号监测任务，绘制连续不断的跳频图案。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种跳频通信信号的捕获方法，其特征在于，所述方法包括：
对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段，包括：
根据所述目标带宽B以及所述监测带宽B0之间的倍数关系，将所述目标带宽划分为N个监测频段；其中，各监测频段Bi的中心频率为fi，1≤i≤N。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率，并对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段，包括：
根据各监测频段Bi的中心频率fi，将各监测频段Bi顺序地依次搬移到监测带宽B0对应的中心频率f0；
在预设的时间段内通过低速模数转换器ADC顺序地采集各搬移后的监测频段的IQ数据；
对于每个搬移后的监测频段的IQ数据进行数据预处理后，将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断；
对截断后的数据进行快速傅里叶变换，通过频谱估计得到频谱数据；
将频谱数据进行分段，并按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断，包括：
选择下式所示的加窗函数将所述预处理后的数据进行加窗截断：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存，包括：
将频谱数据与跳频图案中的跳频频段相对应；
对跳频频段内频谱数据进行累加求和；
设置合理的判决门限，若所述跳频频段内的数据求和大于判决门限，将所述跳频频段的频段号进行存储上传。
6.一种跳频通信信号的捕获装置，其特征在于，所述装置包括：划分部分，搬移部分、监测部分和生成部分；其中，
所述划分部分，配置为对于被监测的目标带宽，按照设定的监测带宽划分为一个以上的监测频段；
所述搬移部分，配置为将各监测频段依次搬移到与所述监测带宽对应的中心频率；
所述监测部分，配置为对各搬移后的监测频段按照预设的判决策略进行监测，获得各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段；
所述生成部分，配置为根据各搬移后的监测频段对应的符合所述判决策略的跳频频段生成所述目标带宽内的跳频图案。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述划分部分，包括信号接收天线和上位机；其中，
所述信号接收天线，配置为接收被监测的目标带宽信号；
所述上位机，配置为根据所述目标带宽B以及所述监测带宽B0之间的倍数关系，将所述目标带宽划分为N个监测频段，并控制所述搬移部分；其中，各监测频段Bi的中心频率为fi，1≤i≤N。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述搬移部分，包括快捷变换频模块、低速模数转换器、FPGA数字信号处理模块；
其中，所述快捷变换频模块，配置为基于所述上位机的控制根据各监测频段Bi的中心频率fi，将各监测频段Bi顺序地依次搬移到监测带宽B0对应的中心频率f0；
所述低速模数转换器，配置为在预设的时间段内通过低速模数转换器ADC顺序地采集各搬移后的监测频段的IQ数据；
所述FPGA数字信号处理模块，配置为对于每个搬移后的监测频段的IQ数据进行数据预处理后，将预处理后的数据通过汉宁窗加窗截断；
以及，对截断后的数据进行快速傅里叶变换，通过频谱估计得到频谱数据；
所述ARM处理器，配置为将频谱数据进行分段，并按照设定的判决门限将各段数据进行累加判决，将大于所述判决门限的跳频频段保存。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述ARM处理器，配置为将频谱数据与所述上位机中跳频图案内的跳频频段相对应；
对跳频频段内频谱数据进行累加求和；
设置合理的判决门限，若所述跳频频段内的数据求和大于判决门限，将所述跳频频段的频段号进行存储上传。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有跳频信号的捕获程序，所述跳频信号的捕获程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112653646A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 上海创远仪器技术股份有限公司 矢量信号分析仪平台5g信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及存储介质
CN112994741A (zh) * 2021-05-11 2021-06-18 成都天锐星通科技有限公司 跳频信号参数测量方法、装置和电子设备
CN113098559A (zh) * 2020-03-30 2021-07-09 深圳友讯达科技股份有限公司 一种基于无线跳频网络多信道多速率并发的通信方法
CN113438043A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 西安电子科技大学 基于fpga实现的宽带频谱监测系统及方法
CN114844527A (zh) * 2022-04-18 2022-08-02 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于宽带抗干扰系统的信号捕获方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1194508A (zh) * 1998-04-22 1998-09-30 电子工业部第五十四研究所 基于一阶带通采样的跳频信号测向与侦收方法
CN101442341A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 电子科技大学 一种新的跳频信号捕获方法
CN101834632A (zh) * 2010-04-16 2010-09-15 西安电子科技大学 跳频通信中捕获同步的方法
CN105743541A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 西安电子科技大学 认知跳频通信抗干扰容限确定方法
CN108429712A (zh) * 2018-03-12 2018-08-21 中国人民解放军国防科技大学 一种基于ofdm的无线通信时频同步方法
CN109217898A (zh) * 2018-10-28 2019-01-15 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 修正宽带跳扩信号跨跳相干积分方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1194508A (zh) * 1998-04-22 1998-09-30 电子工业部第五十四研究所 基于一阶带通采样的跳频信号测向与侦收方法
CN101442341A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 电子科技大学 一种新的跳频信号捕获方法
CN101834632A (zh) * 2010-04-16 2010-09-15 西安电子科技大学 跳频通信中捕获同步的方法
CN105743541A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 西安电子科技大学 认知跳频通信抗干扰容限确定方法
CN108429712A (zh) * 2018-03-12 2018-08-21 中国人民解放军国防科技大学 一种基于ofdm的无线通信时频同步方法
CN109217898A (zh) * 2018-10-28 2019-01-15 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 修正宽带跳扩信号跨跳相干积分方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113098559A (zh) * 2020-03-30 2021-07-09 深圳友讯达科技股份有限公司 一种基于无线跳频网络多信道多速率并发的通信方法
CN112653646A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 上海创远仪器技术股份有限公司 矢量信号分析仪平台5g信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及存储介质
CN112653646B (zh) * 2020-12-22 2023-02-17 上海创远仪器技术股份有限公司 矢量信号分析仪平台5g信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及存储介质
CN112994741A (zh) * 2021-05-11 2021-06-18 成都天锐星通科技有限公司 跳频信号参数测量方法、装置和电子设备
CN113438043A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 西安电子科技大学 基于fpga实现的宽带频谱监测系统及方法
CN114844527A (zh) * 2022-04-18 2022-08-02 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于宽带抗干扰系统的信号捕获方法
CN114844527B (zh) * 2022-04-18 2023-12-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于宽带抗干扰系统的信号捕获方法

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