CN110601755B - 微波光子射频认知系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波光子射频认知系统，包括：微波光子观察机，其包括微波光子物理环境观察机和微波光子频谱环境观察机，用于分别利用微波光子技术对物理环境以及频谱环境进行观测，并将观测信息反馈给认知决策机；认知决策机，用于对微波光子观察机观测的数据信息进行判断、识别；微波光子控制机，用于根据认知决策机的判断、识别结果，对微波光子执行机和微波光子观察机进行控制；微波光子执行机，用于根据微波光子控制机的控制命令执行相应任务，其至少包括微波光子成像跟踪模块、微波光子通信模块、微波光子干扰模块。本发明能实现复杂环境下的射频系统与环境的实时交互、智能感知、动态互答。
Description
技术领域
本发明涉及射频认知系统，尤其涉及一种微波光子射频认知系统。
背景技术
传统的射频频谱管理，通常是将静态频段分配给一个专用的许可用户，从而使射频系统独立工作，此系统与环境无交互。但随着电磁环境越来越复杂，数据需求呈指数级增长，可用频谱将越来越稀缺，信息系统将逐步面临着开发覆盖宽带的新功能和服务的全球性挑战。射频认知系统，被认为是未来射频系统走向智能化的终极产品，为应对复杂环境、时变环境以及不可预知环境具有深远意义，并且可方便频谱资源的实时智能化管理(Haykin,S.."Cognitive radio:Brain-empowered wireless communications."IEEEJournal on Selected Areas in Communications,23,201–220,2005)。“射频认知系统”是具有学习、跟踪反馈、智能处理等“智力”的射频信息系统。即通过不断感知环境，并将感知信息反馈给射频系统，系统基于感知的信息进行认知、判断，从而自适应调节自身的工作状态以实现射频系统与外界环境的自适应互动，完成全自动化的智能处理、探测、接收。
由于现有的射频硬件系统面临着宽带受限、灵活性弱、处理速度慢等问题，无法为未来宽带射频认知系统的建立提供良好的认知能力、可重构能力以及学习能力(V.T.Nguyen,F.Villain,and Y.L.Guillou:"Cognitive radio RF:overview andchallenges."VLSI Design,2012(2012):716476-1-13.)，导致目前射频认知系统还处于概念提出阶段，尚无一例有效解决方案。尽管相关研究工作不断深入，但仅限于软件部分的升级，包括信道模型更新(Hassan M S,Abusara A,Din M S E,et al.On Efficient ChannelModeling for Video Transmission over Cognitive Radio Networks[J].WirelessPersonal Communications,2016,91(2):919-932.)，动态数据库的建立(J.R.Guerci."Cognitive radar:A knowledge-aided fully adaptive approach."Radar ConferenceIEEE,2010.)等，未能本质解决现有系统在硬件上面临的电子瓶颈问题。
比如，在射频信号产生方面，由于传统电子器件一般具有固定的频率响应以及窄带的带宽，导致所产生的射频信号带宽小，频率低，并且较难重构，这将直接影响射频系统的灵活性以及质量，并且限制其可适用的场景。虽然数字直接合成法(DDS)(E.D.Adler,E.A.Viveiros,T.Ton,J.L.Kurtz,and M.C.Bartlett,“Direct digital synthesisapplications for radar development,”in Proc.1995IEEE Int.Radar Conf.,1995,pp.224–226.)在一定程度上解决了波形灵活性问题，但其受限于数字系统的时钟，所产生的信号带宽(几个GHz)和中心频率仍然较低，并且参数调节范围有限。虽然可以通过多倍频来进一步扩大带宽，但信号质量会随着倍频数的增大而急剧恶化。显然，传统电类的波形产生方式无法满足射频认知系统的自适应可重构波形产生，即无法实现自适应的智能应答功能。另一方面，在观察模块，传统的电类方法同样受限于电子器件的接收带宽，导致能感知与接收的信号带宽只有几个GHz，并且在大带宽的数据处理上受限于现有的模数转换器以及射频存储器，处理速度较慢，无法实现实时、高效的数据侦测。以上电类器件的限制，导致目前射频认知系统无法形成确定的实施方案，只能停留在概念设计以及模型仿真阶段。微波光子学作为近年来广泛研究的交叉学科，被认为是突破电子瓶颈的一种可能解决方案(Capmany,J.,and Novak,D.:'Microwave photonics combines two worlds',NaturePhotonics,2007,1,(6),pp.319-330.)，因为它具有光子学带来的宽带和实时信号生成、操作和处理能力。
综上可知，传统射频系统正面临着带宽受限、灵活度较差、大数据处理较难的问题，难以为未来射频认知系统提供良好的硬件支撑，亟需引入新技术打破电子瓶颈，实现射频认知系统的全框架构建与实施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有射频系统的不足，提供一种基于微波光子技术构建的微波光子射频认知系统，能实现复杂环境下的射频系统与环境的实时交互、智能感知、动态互答。
一种微波光子射频认知系统，包括：
微波光子观察机，其包括微波光子物理环境观察机和微波光子频谱环境观察机，用于分别利用微波光子技术对物理环境以及频谱环境进行观测，并将观测信息反馈给认知决策机；
认知决策机，用于对微波光子观察机观测的数据信息进行判断、识别；
微波光子控制机，用于根据认知决策机的判断、识别结果，对微波光子执行机和微波光子观察机进行控制；
微波光子执行机，用于根据微波光子控制机的控制命令执行相应任务，其至少包括以下任务模块：用于自适应雷达成像跟踪的微波光子成像跟踪模块，用于自适应通信的微波光子通信模块，以及用于自适应干扰的微波光子干扰模块。
优选地，所述微波光子物理环境观察机包括发射模块和接收模块；所述发射模块包括：
锁模激光器，用于产生多频光信号；
第一环形器，其第一、第二、第三端口分别连接锁模激光器输出端、DFB激光器输出端、电控可变光衰减器输入端；
DFB激光器，用于从锁模激光器所产生的多频信号中选出某个梳齿频率临近DFB激光器模式频率的单频信号；
电控可调光衰减器，用于控制第一环形器第三端口所输出光信号的强度，以控制产生微波信号的频率；
强度调制器，用于对电控可调光衰减器的输出光信号进行强度调制，以控制输出信号的波形；
偏振控制器，其输入端连接强度调制器的输出端；
第二环形器，其第一、第二、第三端口分别连接偏振控制器输出端、从激光器输出端、光电探测器输入端；
从激光器，用于产生相对光注入信号一定频偏的振荡信号；
光电探测器，用于对第二环形器第三端口所输出光信号拍频以产生可重构的微波信号；
所述接收模块包括：
光域去斜单元，用于以发射模块中第二环形器第三端口所输出光信号为参考，对所接收回波信号进行光域去斜处理；
低通电滤波器，用于对光域去斜后所得到的电信号进行低通滤波；
模数转换器，用于对低通滤波后的电信号进行模数转换。
优选地，所述微波光子频谱环境观察机包括：
锁模激光器，用于生成一个频域表现为光频梳的光脉冲；
正色散光纤，用于对所述光脉冲进行时域展宽；
电光调制器，用于以环境回波信号对时域展宽后的光脉冲进行电光调制；
反色散光纤，用于对电光调制器输出的调制光信号进行时域压缩，其所输出的信号时域波形为输入光脉冲与信号傅立叶变换的卷积；
光电探测器，用于将时域压缩后光信号转换为电信号；
模数转换器，用于对转换后电信号进行模数转换。
优选地，所述微波光子干扰模块包括：
激光器，用于输出光载波并将其分为两路；
双驱动马赫曾德尔调制器，用于利用其上下两臂将他方设备工作射频信号和单频本振信号调制于一路光载波；
第一光电探测器，用于将双驱动马赫曾德尔调制器输出的调制光信号转换为电信号；
数字射频存储器，用于存储第一光电探测器所输出电信号中的中频信号；
90度电桥，用于将数字射频存储器输出的中频信号和单频本振信号转换为一对正交的I/Q信号；
双平行马赫曾德尔调制器，用于以所述一对正交的I/Q信号对另一路光载波进行载波抑制单边带调制；
第二光电探测器，用于将双平行马赫曾德尔调制器输出的调制光信号转换为电信号，从而得到所述他方设备工作射频信号的重构假信号。
优选地，所述微波光子物理环境观察机、微波光子成像跟踪模块与通信模块相互复用。
优选地，系统中各模块共用发射天线和接收天线，各模块的功能切换通过电控开关实现。
优选地，认知决策机和微波光子控制机通过基于先验知识与数据融合的认知处理器实现。
相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：
1、本发明以微波光子技术为解决途径，首次给出了完整可实现的微波光子射频认知系统，使射频认知系统真正从概念阶段走向了应用阶段。
2、本发明所提出的微波光子射频认知系统，借助光子技术的宽带覆盖能力、实时处理能力以及灵活可重构能力，解决了目前射频认知系统自适应可重构波形产生、实时观测以及全频段实时处理能力急缺的问题，让射频系统真正拥有认知能力、可重构能力以及学习能力。
附图说明
图1为本发明微波光子射频认知系统的基本框架示意图；
图2为本发明微波光子射频认知系统的一个具体实施例；
图3为微波光子频谱环境观察机收集到的环境干扰源在两个不同波段(波段1：17.5-21.5GHz，波段2：22-26GHz)工作下，所输出的时域波形图；
图4为微波光子射频认知系统在环境干扰源下，对“U”型角反射器自适应的成像过程示意图；其中，(a)为目标实物图，(b)为在环境干扰波段为22-26GHz时，频谱观察机观察到干扰波段后，反馈给认知决策机，由控制机自适应选择波段17.5-21.5GHz进行工作所成的图像；(c)为环境干扰切换为波段17.5-21.5GHz，系统在工作波段17.5-21.5GHz受到干扰所成的图像；(d)为环境干扰波段在17.5-21.5GHz，频谱观察机观察到干扰波段后，反馈给认知决策机，由控制机通过自适应切换到波段22-26GHz，系统再次恢复的图像。
具体实施方式
现有技术仅提出了射频认知系统的概念，但并未给出切实可行的实现方案。针对这一问题，本发明以微波光子技术为解决途径，首次给出了完整可实现的微波光子射频认知系统，使射频认知系统真正从概念阶段走向了应用阶段。
具体而言，本发明所提出的微波光子射频认知系统，如图1所示，包括：微波光子观察机，其包括微波光子物理环境观察机和微波光子频谱环境观察机，用于分别利用微波光子技术对物理环境以及频谱环境进行观测，并将观测信息反馈给认知决策机；
认知决策机，用于对微波光子观察机观测的数据信息进行判断、识别；
微波光子控制机，用于根据认知决策机的判断、识别结果，对微波光子执行机和微波光子观察机进行控制；
微波光子执行机，用于根据微波光子控制机的控制命令执行相应任务，其至少包括以下任务模块：用于自适应雷达成像跟踪的微波光子成像跟踪模块，用于自适应通信的微波光子通信模块，以及用于自适应干扰的微波光子干扰模块。
以上各个功能模块形成一个全闭环的自适应控制系统，以实现复杂环境下的射频系统自适应工作。其中的微波光子观察机和微波光子执行机中的各功能模块可采用现有的各种技术实现，也可以根据实际需要增加新的功能模块。例如，微波光子物理环境观察机可采用现有或将有的各种微波光子雷达技术，微波光子频谱环境观察机可采用现有或将有的各种微波光子频谱分析技术，微波光子执行机中的各任务模块也可采用各种现有或将有的微波光子解决方案。
为了便于公众理解，下面以一个具体实施例来对本发明技术方案进行进一步详细说明：
本实施例中微波光子射频认知系统的具体结构如图2所示，其包括微波光子观察机、认知决策机、微波光子控制机、微波光子执行机，其中微波光子观察机包括微波光子物理环境观察机和微波光子频谱环境观察机，微波光子执行机包括微波光子成像跟踪模块、微波光子通信模块、微波光子干扰模块；特别地，本实施例中微波光子物理环境观察机、微波光子成像跟踪模块以及微波光子通信模块共用一套系统，即三者相互复用。通过电控开关选择不同的功能模块，可以完成不同的任务。下面通过几种常见功能的实现来对本实施例中的各功能模块进行进一步详细描述。
功能一：自适应雷达成像跟踪
此功能情况下，电控开关1与端口1、2同时相连接，电控开关2与端口1相连接。此时微波光子物理环境观察机(微波光子成像跟踪模块)与微波光子频谱环境观察机同时工作。当微波光子观察机探测到的信息经认知决策机学习判断后，被认定为不明设备时，此功能被开启。
其中，微波光子频谱环境观察机是基于锁模激光器和时频卷积傅立叶变换技术的频谱感知模块。锁模激光器首先产生一个重复周期为T1的光脉冲A0(t)，其在频域上为中心频率为f0，梳齿间隔为fFSR1的光频梳，表示为U0(ω)。然后该光脉冲通过一个时域响应为h1(t)(频域表示为H1(ω))、色散系数为
的正色散光纤，于是光脉冲得到展宽，展宽后的光脉冲的时域表达式为A1(τ)(频域表示为U1(ω))，展宽后的光脉冲接着通过电光调制器将接收到的环境回波信号f(t)(频域表示为F(ω))调制到光域，调制后的展宽光脉冲的时域表达式为A2(t)(频域表示为U2(ω))，接着一个时域响应为h2(t)(频域表示为H2(ω))、色散系数为
的反色散光纤被接入，此时调制后的展宽光脉冲将得到压缩，其时域表达式为A3(t)，
其中，IFT为反傅立叶变换。可以看出，输出的信号时域波形为输入光脉冲与信号傅立叶变换的卷积，即实现了基于光子技术的傅立叶变换。其具体表现形式为一个参考光脉冲和一个信号光脉冲，参考光脉冲和信号光脉冲之间的时域延时与信号f(t)的频率成正比，信号光脉冲的时域宽度与信号f(t)的带宽成正比。傅立叶变换之后的光信号经过光电探测器完成光电转换，通过电ADC对光电探测后的电信号进行采样。
采样后的数据被送入到认知决策机中，从而实现对光子傅立叶变换输出的时域结果进行分析，就可以根据先验知识即时域波形延时与接收信号频率成正比的映射关系，得到接收信号的频率信息，从而实现环境的实时频谱感知。
微波光子控制机即可根据认知决策机的数据，从而明确环境中哪些频谱资源被占用，哪些资源可以被利用，从而给微波光子执行机(微波光子物理环境观察机)发出指令，帮助其选择最佳工作波段进行物体探测。
本实施例的微波光子成像跟踪执行机(微波光子物理环境观察机)是基于光注入半导体激光器的任意波形产生。锁模激光器、环形器以及DFB激光器主要用于产生一个单频的光注入信号，用作主激光器功能。这个主激光器与后面的从激光器被用于实现光注入的主从结构。首先由锁模激光器产生多频光信号，多频光信号经过光环形器1的端口输出到端口2，从而注入到DFB激光器中，DFB激光器中和某个梳齿频率临近的模式将被选择输出，并注入到电控的可变光衰减器的光输入端，然而经由一个由电驱动的强度调制器组成的注入强度控制器，接着通过环形器注入到从激光器，环形器前的偏振控制器用于匹配注入光与从激光器的偏振态匹配，最后通过一个光电探测器完成光电转换实现波形产生。这里通过控制可变光衰减器以及驱动强度调制器的波形形状，可以使注入从激光器的光载波强度随时间任意变换，从而使从激光器的谐振腔发生频移，经过光电转换后，就可以产生随光强度变换的微波频率输出，从而实现编程可控的任意雷达波形产生。在接收模块部分，将发射模块中送入光电探测器的光信号作为参考光载波，将接收的雷达回波信号通过电光调制器调制到参考光载波上，然后通过接收模块中的光电探测器，即完成回波信号的光域去斜处理，最后通过低通滤波器以及模数转换器后，送入认知决策机中，进行目标探测成像。为使系统结构更紧凑，本实施例中的微波光子物理环境观察机与微波光子频谱环境观察机共用一个锁模激光器。
认知决策机根据先验知识以及数据融合，对成像结果进行分析，从而判断出物体特征。当不能确定物体本体时，会开启跟踪模式，即微波光子物理环境观察机转变为跟踪机对物体进行跟踪监测。若微波光子频谱观察机发现环境干扰频段变换，认知决策机发现跟踪成像受到干扰，也会自适应控制微波光子成像跟踪模块变换跟踪频段，继续完成跟踪侦察。
由此，可形成一个全闭环的自适应控制系统，以达到射频认知系统的自判断、自控制、自适应的抗干扰成像跟踪。
功能二：自适应通信
此功能情况下，电控开关1与端口2相连接，电控开关2与端口1相连接。此时微波光子观察机的物理环境观察机以及微波光子通信模块协同工作。
当微波光子观察机探测到的信息经认知决策机学习判断后，被认定为己方通信设备时，此功能被开启。微波光子物理环境观察机随时跟踪环境中己方设备方向位置，并反馈给认知决策机。微波光子控制机根据决策机分享的位置信息，定向控制微波光子执行机通信模块中的电控可调光衰减器、低频任意波形发生器对其进行通信信号波形操控。
微波光子物理环境观察机的工作原理详见功能一，此处不再赘述。本实施例中微波光子执行机的通信模块与微波光子物理环境观察机复用，当需要通信功能被开启时，只需控制可变光衰减器以及驱动强度调制器的波形形状，就可以对产生的微波信号的频率以及通信波形进行编程控制，以满足自适应通信需求。
由此，微波光子物理环境观察机、决策机、控制机、通信机形成一个闭环系统，从而实现自适应的通信。
功能三：自适应干扰
此功能情况下，电控开关1同时与端口1、3相连接，电控开关1与端口2相连接。此时微波光子观察机的频谱环境观察机以及微波光子干扰机协同工作。
当微波光子观察机探测到的信息经认知决策机学习判断后，被认定为他方通信设备时，此功能被开启。微波光子频谱观察机监测他方设备工作频段并反馈给认知决策机，其工作原理详见功能一，此处不再赘述。微波光子控制机根据认知机提供的信息，控制微波光子干扰机的单频本振源产生特定频率的本振信号，供干扰机重构出干扰信号，以对他方设备进行电磁干扰。
本实施例中微波光子执行机的干扰模块是基于微波光子数字射频存储器的干扰机：激光器发出的光载波(角频率为ωc)被分为两路，一路通过双驱动调制器的上下两臂同时调制上接收到的他方设备工作射频信号(角频率为ωRF)以及单频本振信号(角频率为ωLO)，此时双驱动调制器的输出可以表示为
其中，β1，β2分别为双驱动调制器上下两臂的调制系数，φ0为双驱动调制器的偏置电压所产生的相位变化。在小信号调制条件下，高阶分量可被忽略，因而上式中可近似为只含有0阶与±1阶分量。该信号经过光电探测器后，可以得到
i(t)＝-J1(β1)J0(β2)sinφ0cos(ωRFt)+J1 2(β1)cos(2ωRFt)
+J1(β2)J0(β1)sinφ0cos(ωLOt)+J1 2(β2)cos(2ωLOt)
+J1(β1)J1(β2)cosφ0cos((ωRF-ωLO)t)
+J1(β1)J1(β2)cosφ0cos((ωRF+ωLO)t)
从上式可以看到下转换的分量ωRF-ωLO的幅度完全取决于φ0。当调节双驱动调制器的偏压使得φ0＝0或π时，所需要的中频分量ωRF-ωLO幅度最大，而本振ωLO和射频ωRF的泄露分量此时被完全抑制，另外高频分量2ωRF、2ωLO、ωRF+ωLO由于远超中频接收范围，基本不影响下转换的质量，可忽略。由此，便可实现一个无滤波器的宽带信号接收，有效避免了滤波器所造成的频率限制，大大扩宽了干扰机可接收的范围。
变换到中频的信号随之被送入到数字射频存储器中(DRFM)。然后在DRFM中完成模数转换，并存储到存储器中，当要进行干扰时，从存储器中读取数字信息，并经过延时、调制等数字信号处理，接着经由DRFM中数模转换器变换到模拟域输出。
这个输出的重构后的中频信号ωIF和本振信号ωLO被分别注入到90度电桥的两个输入口，产生一对正交的I/Q信号，这对正交信号随之被送入到双平行马赫曾德尔调制器的两个输入口中，去调制从激光器产生的另一路光载波ωc上。此时双平行马赫曾德尔调制器工作在载波抑制单边带调制格式下，由于中频信号ωIF与本振信号ωLO输入的是90度电桥的不同输入口，那么双平行马赫曾德尔调制器输出的载波抑制单边带信号所包含的两个信号分量：本振边带与中频边带将分别落在光载波的两侧，即光载本振边带位于ωc+ωLO时，中频边带位于ωc-ωIF；或者光载本振边带位于ωc-ωLO时，中频边带位于ωc+ωIF。那么当这两个边带送入到一个光电探测器后，即完成了上边带的单边带混频过程，只会得到拍频信号ωIF+ωLO，而不会产生ωLO-ωIF的下边带干扰。同样由于未使用滤波器，大大的保证了单边带混频器的工作带宽以及可重构性。重构的假射频信号，由于是在原敌方设备的工作信号上稍作修改，使其干扰以及欺骗能力大大提升。
在微波光子频谱观察机的不断监控下，即可实现自适应的干扰。该干扰机利用微波光子无滤波的低杂散混频器，有效提高了干扰机的无杂散动态范围，并且保证了其工作波段大范围可调，为自适应干扰提供了灵活应答能力。
图3给出了在功能一情况下，环境中存在两个不同波段：波段1(17.5-21.5GHz)与波段2(22-26GHz)干扰下，微波光子频谱观察机所输出的时域波形图，实线对应波段1，虚线对应波段2，从图中可以看到，两个干扰信号不仅可以被基于光子傅立叶变换技术的频谱感知模块探测出来，更可以被独立区分开。
图4给出了在功能一情况下，微波光子射频认知系统所需探测的实物图(参见其中的(a))以及自适应雷达跟踪成像的过程图(参见其中的(b)-(d))。具体实施过程如下，首先在环境中放置一个任意波形发生器充当干扰源，接着通过此干扰源开启一个22-26GHz的干扰信号，然后微波光子射频认知中的频谱观察机成功侦测出外界存在22-26GHz的干扰信号(结果如图3虚线所示)，于是驱动微波光子射频认知系统中的物理环境观察机(执行机)产生17.5-21.5GHz的雷达波形，实现对转动风扇的高分辨率成像，成像结果如图4中的(b)所示。当外界干扰切换到17.5-21.5GHz，微波光子射频认知系统受到干扰,无法成像，成像结果如图4中的(c)。与此同时微波光子频谱观察机又成功侦测出干扰信号(结果如图3实线所示)，从而驱动微波光子决策机向微波光子执行机发出指令，从而产生22-26GHz的波形(如图4中的(c)所示)，再次实现高分辨率成像，成像结果如图4中的(d)所示。该成像过程表明，本发明所提出的微波光子射频认知系统具有实时、自适应跟踪成像能力。
该方案利用光子技术的大带宽、高速处理能力，可实现多频段、大带宽的实时频谱感知以及高分辨率的实时成像，为射频认知系统的观察机提供实时、大范围、高分辨率的探测能力；其次通过光子技术实现多频段、灵活可重构的微波跳频信号产生，为射频认知系统的执行机自适应应答提供便利；另外利用光子技术的宽带处理优势，在模拟域对接收信号进行预处理，大大缓解了后端模数转换器以及数据存储器的运算压力，为射频认知系统的实时处理提供可能。
综上，本发明所提出的微波光子射频认知装置及方法，具有产生多波段可重构波形信号的能力，可实时对环境进行观测认知，解决了目前射频认知系统自适应可重构波形产生、实时观测以及全频段覆盖能力急缺的问题，让射频系统真正拥有认知能力、可重构能力以及学习能力。本发明技术方案将在自动驾驶、空中交通管理、频谱资源管理等军事和民用领域发挥巨大作用。
Claims (7)
1.一种微波光子射频认知系统，其特征在于，包括：
微波光子观察机，其包括微波光子物理环境观察机和微波光子频谱环境观察机，用于分别利用微波光子技术对物理环境以及频谱环境进行观测，并将观测信息反馈给认知决策机；
认知决策机，用于对微波光子观察机观测的数据信息进行判断、识别；
微波光子控制机，用于根据认知决策机的判断、识别结果，对微波光子执行机和微波光子观察机进行控制；
微波光子执行机，用于根据微波光子控制机的控制命令执行相应任务，其至少包括以下任务模块：用于自适应雷达成像跟踪的微波光子成像跟踪模块，用于自适应通信的微波光子通信模块，以及用于自适应干扰的微波光子干扰模块。
2.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，所述微波光子物理环境观察机包括发射模块和接收模块；所述发射模块包括：
锁模激光器，用于产生多频光信号；
第一环形器，其第一、第二、第三端口分别连接锁模激光器输出端、DFB激光器输出端、电控可变光衰减器输入端；
DFB激光器，用于从锁模激光器所产生的多频信号中选出某个梳齿频率临近DFB激光器模式频率的单频信号；
电控可调光衰减器，用于控制第一环形器第三端口所输出光信号的强度，以控制产生微波信号的频率；
强度调制器，用于对电控可调光衰减器的输出光信号进行强度调制，以控制输出信号的波形；
偏振控制器，其输入端连接强度调制器的输出端，用于匹配注入光与从激光器的偏振态匹配；
第二环形器，其第一、第二、第三端口分别连接偏振控制器输出端、从激光器输出端、光电探测器输入端；
从激光器，用于产生相对注入光一定频偏的振荡信号；
光电探测器，用于对第二环形器第三端口所输出光信号拍频以产生可重构的微波信号；
所述接收模块包括：
光域去斜单元，用于以发射模块中第二环形器第三端口所输出光信号为参考，对所接收回波信号进行光域去斜处理；
低通电滤波器，用于对光域去斜后所得到的电信号进行低通滤波；
模数转换器，用于对低通滤波后的电信号进行模数转换。
3.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，所述微波光子频谱环境观察机包括：
锁模激光器，用于生成一个频域表现为光频梳的光脉冲；
正色散光纤，用于对所述光脉冲进行时域展宽；
电光调制器，用于以环境回波信号对时域展宽后的光脉冲进行电光调制；
反色散光纤，用于对电光调制器输出的调制光信号进行时域压缩，其所输出的信号的时域波形为锁模激光器产生的光脉冲与电光调制器接收到的环境回波信号傅立叶变换的卷积；
光电探测器，用于将时域压缩后光信号转换为电信号；
模数转换器，用于对转换后电信号进行模数转换。
4.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，所述微波光子干扰模块包括：
激光器，用于输出光载波并将其分为两路；
双驱动马赫曾德尔调制器，用于利用其上下两臂将他方设备工作射频信号和单频本振信号调制于一路光载波；
第一光电探测器，用于将双驱动马赫曾德尔调制器输出的调制光信号转换为电信号；
数字射频存储器，用于存储第一光电探测器所输出电信号中的中频信号；
90度电桥，用于将数字射频存储器输出的中频信号和单频本振信号转换为一对正交的I/Q信号；
双平行马赫曾德尔调制器，用于以所述一对正交的I/Q信号对另一路光载波进行载波抑制单边带调制；
第二光电探测器，用于将双平行马赫曾德尔调制器输出的调制光信号转换为电信号，从而得到所述他方设备工作射频信号的重构假信号。
5.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，所述微波光子物理环境观察机、微波光子成像跟踪模块以及微波光子通信模块相互复用。
6.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，系统中各模块共用发射天线和接收天线，各模块的功能切换通过电控开关实现。
7.如权利要求1所述微波光子射频认知系统，其特征在于，认知决策机和微波光子控制机通过基于先验知识与数据融合的认知处理器实现。
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