CN113884988B - 一种雷达通信一体化监测方法、接收前端及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达通信一体化监测方法、接收前端及监测系统，属于无线通信领域，通过对所述无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号，并根据所述第一变频信号对所述雷达信号进行驻留监测，得到雷达监测数据；在所述驻留监测的时间段内，对所述第一变频信号进行第二下变频处理，得到第二变频信号，并根据所述第二变频信号对所述通信信号进行同步监测，得到通信监测数据；采集所述雷达监测数据和通信监测数据，完成无线电信号监测。本发明实现雷达信号和通信信号的同步采集，同时将雷达信号的处理和通信信号的处理进行数字采集的一体化设计，共享FPGA等处理资源。

Description

一种雷达通信一体化监测方法、接收前端及监测系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其一种雷达通信一体化监测方法、接收前端及监测系统。

背景技术

在现代的电子对抗作战中主要包括电子侦察、电子干扰、电磁攻击等，其中电子侦察是实施其他电子对抗作战的先导基础。而目前电子侦察装备中的雷达信号侦察、 通信信号侦察设备在硬件上彼此独立，信号处理后获取的侦察结果数据也互不关联，不仅增加设备占用空间、成本等，也难以实现相互支援和情报的综合应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中雷达信号与通信信号独立采集存在的问题，提供了一种雷达通信一体化监测方法、接收前端及监测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

主要提供一种雷达通信一体化监测方法，所述方法包括：

接收无线电信号，所述无线电信号包括雷达信号和通信信号；

对所述无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号，并根据所述第一变频信号对所述雷达信号进行驻留监测，得到雷达监测数据；

在所述驻留监测的时间段内，对所述第一变频信号进行第二下变频处理，得到第二变频信号，并根据所述第二变频信号对所述通信信号进行同步监测，得到通信监测数据；

采集所述雷达监测数据和通信监测数据，完成无线电信号监测。

作为一选项，所述第一变频信号的带宽为1GHz，所述第二变频信号的带宽为200MHz。

作为一选项，所述同步监测包括：

在所述驻留监测的时间段内，完成多次第二变频处理。

作为一选项，所述方法还包括：

将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，并在同一界面进行一体化的展示。

具体地，所述将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，包括：

以通信监测数据的频谱为背景，根据雷达监测数据在有雷达脉冲的频率上进行标注展示。

具体地，将雷达监测数据和通信监测数据在同一界面进行一体化的展示，包括：

对雷达监测数据和通信监测数据进行数据分选，并在数据分选的界面统一显示分选的结果。

本发明还提供一种接收前端，包括第一滤波器、第一低噪声放大器、第一混频器、第二混频器、雷达信号采集装置以及通信信号采集装置；

所述第一滤波器的输入端接收无线电信号，所述第一滤波器的输出端与所述第一低噪声放大器的输入端连接，所述第一低噪声放大器的输出端与所述第一混频器的输入端连接，所述第一混频器的输出端与雷达信号采集装置连接；所述第一混频器的输出端还与所述第二混频器的输入端连接，所述第二混频器的输出端与所述通信信号采集装置连接；

所述第一混频器用于对所述无线电信号进行第一下变频处理，所述第二混频器用于对所述第一变频信号进行第二下变频处理。

作为一选项，所述第一低噪声放大器和第一混频器之间设置有第二滤波器，所述第一混频器和第二混频器之间设置有第三滤波器，所述第二混频器和通信信号采集装置之间设置有第二低噪声放大器。

本发明还提供一种由上述接收前端构成的监测系统，系统还包括：

天线阵，所述天线阵用于接收无线电信号；

控制端，所述控制端用于根据无线电信号向接收前端下发一定频率的信号，所述控制端还用于控制接收前端的工作；

上位机，所述上位机用于接收接收前端发送的数据并进行分析和显示。

作为一选项，系统中还集成有姿态检测设备。

需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

（1）本发明对无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号，并根据第一变频信号对所述雷达信号进行监测，在对所述雷达信号进行监测的时间段内，通过第二下变频处理，得到第二变频信号，并根据所述第二变频信号对所述通信信号进行监测，实现雷达信号和通信信号的同步采集。

（2）一体化的射频前端同时输出独立的两种中频信号分别用于雷达信号与通信信号的采集处理，使得雷达信号、通信信号的处理流程共享FPGA等处理资源，节省空间、降低成本。

（3）将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，并在同一界面进行一体化的展示，实现两种信号的相互支援和情报的综合应用。

附图说明

图1为本发明一种雷达通信一体化监测方法的流程图。

图2为本发明接收前端的结构示意图；

图3为本发明监测系统对无线电信号监测的流程图；

图4为本发明通信监测频谱图；

图5为本发明通信雷达监测融合图；

图6为本发明雷达分选信息显示效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明主要对雷达信号与通信信号的处理流程进行一体化设计，实现雷达信号与通信信号的同步采集与资源共享。

实施例1

在一示例性实施例中，如图1所示，提供一种雷达通信一体化监测方法，所述方法包括以下内容：

接收无线电信号，所述无线电信号包括雷达信号和通信信号；

对所述无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号，并根据所述第一变频信号对所述雷达信号进行驻留监测，得到雷达监测数据；

在所述驻留监测的时间段内，对所述第一变频信号进行第二下变频处理，得到第二变频信号，并根据所述第二变频信号对所述通信信号进行同步监测，得到通信监测数据；

采集所述雷达监测数据和通信监测数据，完成无线电信号监测。

具体地，由于雷达/通信监测设备一般是宽带系统，微波前端、接收机、功率放大等从频段上讲，一般是互相覆盖的。在雷达通信一体化设计中, 一般要求接收机在全频段以高灵敏度和高截获概率精确的监测雷达和通信信号，而高截获概率则要求接收前端有极大的瞬时工作带宽，这与高灵敏度是一组相互冲突的要求。

而雷达信号与通信信号在对于带宽与灵敏度的要求各不相同，雷达信号的带宽可达几百MHz到1GHz且功率一般较高；而通信信号的带宽相对较窄，最大一般不超过200MHz，功率一般较低。所以对于雷达信号的监测需要大带宽，灵敏度的要求相对较低；而对于通信信号的监测需要小带宽，对灵敏度要求较高。因此，需要考虑通信信号与雷达信号对带宽及灵敏度的不同要求。

进一步地，对于接收到的既有通信信号又有雷达信号的无线电信号，进行第一下变频处理后，得到第一变频信号，该第一变频信号是经过下变频后的中频信号，其有两个用途，其一，第一变频信号满足雷达信号的监测对带宽及灵敏度的需求，可用于雷达信号的监测；其二，将第一变频信号进行第二下变频处理，得到频率更低的第二变频信号，该第二变频信号的带宽满足通信信号监测灵敏度的需求，用作通信信号的监测。

关键的是，在对雷达信号的监测时，会驻留一段时间，在该时间内需要完成对通信信号的监测，实现对雷达信号与通信信号的同步采集与资源共享。

实施例2

基于实施例1提供一种雷达通信一体化监测方法，所述第一变频信号的带宽为1GHz，所述第二变频信号的带宽为200MHz。所述同步监测包括：

在所述驻留监测的时间段内，完成多次第二变频处理。

具体地，第一次变频的中频信号的中频频率较高，带宽可达1GHz，可用作雷达信号的监测，而第二次变频的中频信号的中频频率较低，带宽可达200MHz，可用于通信信号的监测，满足通信信号与雷达信号对带宽及灵敏度的不同要求。当第一变频信号的带宽为1GHz时，在第一次变频后的中频信号将驻留至少五十毫秒的时间用于雷达信号的监测，一般来说对200MHz信号进行采集处理的时间只需2～4毫秒，可在雷达监测驻留的时间内完成对5次200MHz带宽信号的采集处理。

实施例3

基于实施例1提供一种雷达通信一体化监测方法，所述方法还包括：

将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，并在同一界面进行一体化的展示。

进一步地，所述将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，包括：

以通信监测数据的频谱为背景，根据雷达监测数据在有雷达脉冲的频率上进行标注展示。

进一步地，将雷达监测数据和通信监测数据在同一界面进行一体化的展示，包括：

对雷达监测数据和通信监测数据进行数据分选，并在数据分选的界面统一显示分选的结果，其中，分选就是获得信号的参数信息，如雷达分选就是获得雷达信号的工作频率、脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲到达时间等参数信息，而通信分选就是获得通信信号的工作频率、调制方式、信号带宽、信号幅度等信息。

该一体化的结果展示，实现两种信号的相互支援和情报的综合应用。

实施例4

在该实施例中，提供一种接收前端，如图2所示，包括第一滤波器、第一低噪声放大器、第一混频器、第二混频器、雷达信号采集装置以及通信信号采集装置；

所述第一滤波器的输入端接收无线电信号，所述第一滤波器的输出端与所述第一低噪声放大器的输入端连接，所述第一低噪声放大器的输出端与所述第一混频器的输入端连接，所述第一混频器的输出端与雷达信号采集装置连接；所述第一混频器的输出端还与所述第二混频器的输入端连接，所述第二混频器的输出端与所述通信信号采集装置连接；

所述第一混频器用于对所述无线电信号进行第一下变频处理，所述第二混频器用于对所述第一变频信号进行第二下变频处理。

进一步地，所述第一低噪声放大器和第一混频器之间设置有第二滤波器，所述第一混频器和第二混频器之间设置有第三滤波器，所述第二混频器和通信信号采集装置之间设置有第二低噪声放大器。

具体地，第一滤波器接收无线电信号RF，第一混频器进行下变频后得到带宽可达1GHz 的IF2信号，第二混频器对IF2进行下变频后带宽可达200MHz的IF3信号，在第一次变频后的IF2将驻留至少五十毫秒的时间用于雷达的监测，在此时间内可对第二混频器进行变频设置，一般来说对200MHz信号进行采集处理的时间只需2～4毫秒，可在雷达监测驻留的时间内完成对5次200MHz带宽信号的置频、采集处理，可实现雷达、通信信号的同步采集处理。

实施例5

基于实施例4，提供由所述的接收前端构成的监测系统，该监测系统还包括：

天线阵，所述天线阵用于接收无线电信号；

控制端，所述控制端用于根据无线电信号向接收前端下发一定频率的信号，所述控制端还用于控制接收前端的工作；

上位机，所述上位机用于接收接收前端发送的数据并进行分析和显示。

具体地，如图3所示，给出了该监测系统工作的流程示意，开始监测时，天线阵接收无线电信号，通过控制端置频并向接收前端下发一定频率的RF信号，在接收前端经过第一次下变频后，得到的第一变频信号IF2分别输出给雷达信号采集装置以及用于第二次变频使用，雷达信号采集装置进行雷达信号的采集分选处理，采集处理的时间为50ms。

进一步地，经过第二次下变频的IF2变成更低频的IF3输出给通信信号采集装置，通信信号采集装置对通信信号进行采集分选处理，单次采集处理的时间为5ms，完成5次采集共计25ms，可在雷达信号的采集处理时间内完成对通信信号采集。

进一步地，图中置频是指对第一混频器设置频率，频率切换是指对第二混频器设置频率，如图4所示，横坐标表示频率，纵坐标表示幅度，f0表示置频的频率，整个横坐标代表了1GHz频带宽度的信号，图中横坐标是将要检测的频带宽度平均分为10份，从f0-5到f0+5共10个频点，每一份代表频带宽度的十分之一，如1GHz频带宽度，则每一份为100 MHz，f0-4表示f0-400MHz的频点，其他频点依次计算，频带宽度为800 MHz，每一份为80 MHz，纵坐标代表相应频点的幅度值。

进一步地，图3流程图中的右侧通信监测部分5次切频后拼接（一次200MHz）的结果，按照每次200MHz来计算，其中5次切频分别为f0-400MHz、f0-200MHz、f0、 f0+200MHz和f0+400MHz，在此期间第一混频器的f0保持不变。

进一步地，由图3的流程图可知，对雷达监测与通信监测是并行进行的，如图5所示，将雷达分选的结果数据首先根据频率在通信监测频谱数据的背景上进行标注，在有雷达脉冲信号的频点上画线标注，如图中的L1、L2、L3、L4分别表示了4批雷达信号，各批雷达信号的具体分选结果信息可通过双击图5的雷达批号，弹出标识框，如图6所示，双击L1批号，即可得到关于该批号的雷达信息展示。

进一步地，在融合显示之后进行频域覆盖，因在进行监测将输入频段范围，如1GHz～18GHz，而每次置频（f0）只能完成1GHz带宽的监测，需要进行17次置频，若未完设置频段的扫描，将置频f0+1GHz继续循环上述流程图，直到覆盖全部的监测频段。

同步采集得到的雷达监测数据和通信监测数据上传至上位机进行融合显示。

作为在海上环境中使用的电子侦察设备，要求设备能够适应河海、海洋等环境，可在高盐雾、高温、高湿的环境下工作。而目前电子侦察多用于陆地环境，缺少适应于海上环境的一体化电子侦察设备。

作为海上使用的电子侦察设备，要求设备能够适应水面载体(船舶、浮台等)的不规律摇摆。因电子侦察设备搭载在船舶或浮台上在海面工作时，受风速、海浪等因素的影响，船体或浮台发生前后摆动、左右摇晃和上下起伏等各种复杂的运动。而这种摇晃会改变侦察天线的位置、极化属性等，会对各项侦察结果造成较大影响，从而影响情报信息的正确判定。

采用合理选材、三防结构设计、腐蚀环境控制、表面镀涂和化学处理、凝露处理和生物、应力腐蚀防护等处理措施，保证设备能够满足各种海上环境的使用条件，能够适应海洋热带季风气候，温度、潮湿、盐分、生物、辐射、风力等特殊环境。

此外，在系统中还集成有姿态检测设备。姿态检测设备包括惯性传感器及磁力计传感器，其中惯性传感器由加速度计和陀螺仪组成，可实时获得设备的方位角、俯仰角、横倾角等姿态信息，通过数据与姿态信息的关联处理降低环境对侦察结果的影响，获得更精确的情报信息。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种雷达通信一体化监测方法，其特征在于，所述方法包括：

接收无线电信号，所述无线电信号包括雷达信号和通信信号；

对所述无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号，并根据所述第一变频信号对所述雷达信号进行驻留监测，得到雷达监测数据；

在所述驻留监测的时间段内，对所述第一变频信号进行第二下变频处理，得到第二变频信号，并根据所述第二变频信号对所述通信信号进行同步监测，得到通信监测数据；

采集所述雷达监测数据和通信监测数据，将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，并在同一界面进行一体化的展示，完成无线电信号监测。

2.根据权利要求1所述的一种雷达通信一体化监测方法，其特征在于，所述第一变频信号的带宽为1GHz，所述第二变频信号的带宽为200MHz。

3.根据权利要求1所述的一种雷达通信一体化监测方法，其特征在于，所述同步监测包括：

在所述驻留监测的时间段内，完成多次第二变频处理。

4.根据权利要求1所述的一种雷达通信一体化监测方法，其特征在于，所述将采集到的雷达监测数据和通信监测数据进行融合处理，包括：

以通信监测数据的频谱为背景，根据雷达监测数据在有雷达脉冲的频率上进行标注展示。

5.根据权利要求1所述的一种雷达通信一体化监测方法，其特征在于，将雷达监测数据和通信监测数据在同一界面进行一体化的展示，包括：

对雷达监测数据和通信监测数据进行数据分选，并在数据分选的界面统一显示分选的结果。

6.一种接收前端，其特征在于，包括第一滤波器、第一低噪声放大器、第一混频器、第二混频器、雷达信号采集装置以及通信信号采集装置；

所述第一滤波器的输入端接收无线电信号，所述第一滤波器的输出端与所述第一低噪声放大器的输入端连接，所述第一低噪声放大器的输出端与所述第一混频器的输入端连接，所述第一混频器的输出端与雷达信号采集装置连接；所述第一混频器的输出端还与所述第二混频器的输入端连接，所述第二混频器的输出端与所述通信信号采集装置连接；

所述第一混频器用于对所述无线电信号进行第一下变频处理，得到第一变频信号；所述第二混频器用于对所述第一变频信号进行第二下变频处理。

7.根据权利要求6所述的一种接收前端，其特征在于，所述第一低噪声放大器和第一混频器之间设置有第二滤波器，所述第一混频器和第二混频器之间设置有第三滤波器，所述第二混频器和通信信号采集装置之间设置有第二低噪声放大器。

8.由权利要求6或7中任意一项所述的接收前端构成的监测系统，其特征在于，还包括：

天线阵，所述天线阵用于接收无线电信号；

控制端，所述控制端用于根据无线电信号向接收前端下发一定频率的信号，所述控制端还用于控制接收前端的工作；

上位机，所述上位机用于接收接收前端发送的数据并进行分析和显示。

9.根据权利要求8所述监测系统，其特征在于，系统中还集成有姿态检测设备。

Images