CN114124144A - 一种超短波通用侦控平台构架及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超短波通用侦控平台构架及方法，包括依次连接的1至10个接收不同频段/不同方向/不同位置的天线、射频放大分配交换模块、下变频模块、中频数字化交换处理模块、网络交换模块以及控制与信息处理模块。将典型的超短波信号宽带侦察、测向、存储，与超短波信号窄带分析、识别、解调融合成一体，在一个平台上同时完成各种侦控作业，实现宽窄带结合、多模式处理、多业务协同，大大缩减装备的体积、重量，同时大幅提高使用的灵活性与保障效能。

Description

一种超短波通用侦控平台构架及方法

技术领域

本发明涉及超短波侦察与监测技术领域，具体涉及一种超短波通用侦控平台构架及方法。

背景技术

超短波通用侦控平台构架，是为了实现超短波频段通信、电子、数据链、导航与测控信号的截获、发现、分析识别、测向定位、解译还原、目标判证等业务提供的一体化体系构架，支撑电子战、信号战与无线电监测中对电磁频谱多个信息要素的截获与提取。由于无线通信、导航、探测广泛运用于战场与社会活动的各个方面，电磁环境日益复杂多变，依靠单一侦察、测向、采集、分析、识别、解调手段难以快速、准确获得信号态势，通用侦控平台构架技术为多业务、多模式提供了从设备到系统的一体化技术支撑。在战场电子战、信号战与无线电监测领域，为了实现侦控一体化目前主要采用两种方法：一是利用独立的宽带、窄带的接收设备、处理设备，在独立设备提供的信息基础上开展融合处理、引导控制操作，实现系统层面的多业务、多模式一体化运用；二是采用软件无线电(SDR)结构，将更多的处理从硬件实现转化为软件功能，达到侦察、测向、采集、分析、识别、解调同类设备硬件平台的统一，实现单一手段设备的多模式、系统层面多业务的一体化运用。一的缺点为四个方面：1.系统设备种类多、体积与重量大；2.成本高；3.难以在机动平台、空中平台、海上平台使用；4.各业务协同的时效低。二的缺点为三个方面：1.是系统设备种类较多、体积与重量较大；2.在机动平台、空中平台、海上平台使用不便；3.各业务协同的时效较低。以及现目前超短波信号侦控装备，按照宽带、窄带不同体制将侦察、测向、采集、分析、识别、解调业务采用独立装备完成，装备类型多、体积大、成本高，需要的操作人员多、保障比较困难，特别是在需要靠人力携带、车载、机载、舰船载的情况下，体积重量是一个很大的约束条件。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种超短波通用侦控平台构架及方法,将超短波信号侦控装备的不同模式、多种业务融合在一起，构建一个超短波通用侦控平台构架，减少设备种类、减小体积重量、降低成本、方便机动、机载、舰船载使用。

本发明采用下述的技术方案：一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，包括依次连接1至10个接收不同频段/不同方向/不同位置的天线、射频放大分配交换模块、灵活组合接收20MHz/40MHz/60MHz/120MHz不同带宽的下变频模块、中频数字化交换处理模块、网络交换模块以及控制与信息处理模块。

优选的，所述射频放大分配交换模块包括LNA、功分器、开关，由CAN总线或RJ45或RS232或RS422或RS85控制。将多副天线感应的电磁波信号，通过低噪声放大和功分，通过切换开关，根据侦控业务处理需求动态分配到下变频模块。

优选的，所述下变频模块包括预选器组、LNA组、混频器、滤波器组和切换开关，满足宽带、窄带不同带宽的处理要求，实现模块内各单元的重构。

优选的，所述中频数字化交换处理模块包括依次连接的中频数字化模块、数字中频分配交换模块、数字信号处理模块。3级交换模块：射频放大分配交换模块、数字中频分配交换模块、网络交换模块通过控制截获的信号在不同模块中的传递，实现模块级重构，将信号从天线电磁波感应到控制与信息处理模块划分为了4段：1、天线；2、下变频模块与中频数字化模块；3、数字信号处理模块；4、控制与信息处理模块。

优选的，所述中频数字化模块包括信号调理和A/D转换器，用信号调理将模拟信号进行滤波、消抖、线性化补偿、隔离保护等措施后输入A/D转换器转化为数字信号。

优选的，所述下变频模块和中频数字化模块连接有本振时钟分配模块。本振时钟分配模块分配给每个下变频模块本振信号，每个中频数字化模块采样时钟，同时调整控制本振相位、时钟相位，为侦测多模式处理提供精准相位控制。

优选的，所述数字中频分配交换模块包括FPGA，由CAN总线或RJ45或RS232或RS422或RS85控制。所述数字信号处理模块包括DSP、FPGA，将复杂条件、多算法运算分配到DSP处理，将高速、序贯逻辑、固定重复运算分配到FPGA，实现软件算法的重构。DSP与FPGA软件动态协同，实施侦察、测向、存储处理，获取台情信息、示向信息，实施多路窄带可变带宽分析、识别、解调，获取网台参数、信号参数、报文信息。所述中频数字化模块、数字中频分配模块、数字信号处理模块连接有PCIe或CPCI或VXI或PXI标准化总线或自定义串行总线，将中频数字化模块输出的数字信号，根据宽带侦察、窄带控守、宽带测向、窄带测向、信号分析、信号识别、信号解调的需求，动态分配到数字信号处理模块。

优选的，所述网络交换模块为网络交换机，采用以太网协议，实现数字信号处理模块、控制与信息处理模块的互联互通，将侦察信息、示向信息、信号参数、报文信息动态分配到控制与信息处理模块。

优选的，所述控制与信息处理模块包括计算机工作站或服务器，开展信息融合处理，并控制各个接收、处理、交换模块协同工作。

一种超短波通用侦控平台构架方法，其步骤是：

S1:射频放大分配交换模块将天线感应的电磁波信号低噪声放大、功分，通过切换开关分配到下变频模块；

S2：本振时钟分配模块分配每个下变频模块的本振信号，下变频模块对信号进行变频后传输到中频数字化模块；

S3：本振时钟分配模块分配每个中频数字化模块的采样时钟，中频数字化模块将信号转化为数字信号，同时调整控制本振相位、时钟相位，为侦测多模式处理提供精准相位控制；

S4：数字信号进入数字中频分配交换模块，将数字信号动态分配到数字信号处理模块；

S5：数字信号处理模块根据需要完成侦察、测向、存储处理，获取台情信息、示向信息，实施多路窄带可变带宽分析、识别、解调，获取网台参数、信号参数、报文信息等工作，然后将处理好的信号进行网络交换；

S6:网络交换，实现数字信号处理模块、控制与信息处理模块的互联互通，将侦察信息、示向信息、信号参数、报文信息动态分配到控制与信息处理模块；

S7：控制与信息处理模块开展信息融合处理，并控制各个接收、处理、交换模块协同工作。

本发明的有益效果是：将典型的超短波信号宽带侦察、测向、存储，与超短波信号窄带分析、识别、解调融合成一体，在一个平台上同时完成各种侦控作业，实现宽窄带结合、多模式处理、多业务协同，大大缩减装备的体积、重量，同时大幅提高使用的灵活性与保障效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明架构示意图；

图2为本发明重构实例框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本发明公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种超短波通用侦控平台构架，包括依次连接1至10个接收不同频段/不同方向/不同位置的天线、射频放大分配交换模块、灵活组合接收20MHz/40MHz/60MHz/120MHz不同带宽的下变频模块、中频数字化交换处理模块、网络交换模块以及控制与信息处理模块。

所述射频放大分配交换模块包括LNA、功分器、开关，选择CAN总线控制。将多副天线感应的电磁波信号，通过低噪声放大和功分，通过切换开关，动态分配到下变频模块。

所述下变频模块包括预选器组、LNA组、混频器、滤波器组和切换开关，满足宽带、窄带不同带宽的处理要求，实现模块内各单元的重构。

优选的，所述中频数字化交换处理模块包括依次连接的中频数字化模块、数字中频分配交换模块、数字信号处理模块。3级交换模块：射频放大分配交换模块、数字中频分配交换模块、网络交换模块通过控制截获的信号在不同模块中的传递，实现模块级重构，将信号从天线电磁波感应到控制与信息处理模块划分为了4段：1、天线；2、下变频模块与中频数字化模块；3、数字信号处理模块；4、控制与信息处理模块。

优选的，所述中频数字化模块包括信号调理和A/D转换器，用信号调理将模拟信号进行滤波、消抖、线性化补偿、隔离保护等措施后输入A/D转换器转化为数字信号。

所述下变频模块和中频数字化模块连接有本振时钟分配模块。本振时钟分配模块分配给每个下变频模块本振信号，每个中频数字化模块采样时钟，同时调整控制本振相位、时钟相位，为侦测多模式处理提供精准相位控制。

所述数字中频分配交换模块包括FPGA，由CAN总线控制。

所述数字信号处理模块包括DSP、FPGA，将复杂条件、多算法运算分配到DSP处理，将高速、序贯逻辑、固定重复运算分配到FPGA，实现软件算法的重构。DSP与FPGA软件动态协同，实施侦察、测向、存储处理，获取台情信息、示向信息，实施多路窄带可变带宽分析、识别、解调，获取网台参数、信号参数、报文信息。

所述网络交换模块为网络交换机，采用以太网协议，实现数字信号处理模块、控制与信息处理模块的互联互通，将侦察信息、示向信息、信号参数、报文信息动态分配到控制与信息处理模块。

所述控制与信息处理模块包括计算机工作站或服务器，开展信息融合处理，并控制各个接收、处理、交换模块协同工作。

所述中频数字化模块、数字中频分配模块、数字信号处理模块连接有PCIe标准化总线，将中频数字化模块输出的数字信号，根据宽带侦察、窄带控守、宽带测向、窄带测向、信号分析、信号识别、信号解调的需求，动态分配到数字信号处理模块。

一种超短波通用侦控平台构架方法，其步骤是：

S1:射频放大分配交换模块将天线感应的电磁波信号低噪声放大、功分，通过切换开关分配到下变频模块；

S2：本振时钟分配模块分配每个下变频模块的本振信号，下变频模块对信号进行变频后传输到中频数字化模块；

S3：本振时钟分配模块分配每个中频数字化模块的采样时钟，中频数字化模块将信号转化为数字信号，同时调整控制本振相位、时钟相位，为侦测多模式处理提供精准相位控制；

S4：数字信号进入数字中频分配交换模块，将数字信号动态分配到数字信号处理模块；

S5：数字信号处理模块根据需要完成侦察、测向、存储处理，获取台情信息、示向信息，实施多路窄带可变带宽分析、识别、解调，获取网台参数、信号参数、报文信息等工作，然后将处理好的信号进行网络交换；

S6:网络交换，实现数字信号处理模块、控制与信息处理模块的互联互通，将侦察信息、示向信息、信号参数、报文信息动态分配到控制与信息处理模块；

S7：控制与信息处理模块开展信息融合处理，并控制各个接收、处理、交换模块协同工作。

根据实时感知的电磁频谱态势，选择下变频模块中不同的预选器、放大器、滤波器组合出一个最优模拟接收通道，实现对天线感应电磁波信号的近似最佳接收，然后在中频数字化模块对宽带模拟中频信号完成数字化转换，可以将数字中频信号分配到多个数字信号处理模块，在FPGA中利用多相滤波完成数字信道化处理与抽取，根据配置参数对信道化数据合并得到不同带宽4路/8路/16路/32路/64路窄带I/Q数据，最后DSP、FPGA协同对每路窄带信号完成特征分析、参数提取、模式匹配与解调还原。

在实际应用中可将几个模块合并为一个模块，精简结构，如图2，将中频数字化、数字中频分配交换模块、数字信号处理模块组合成一个大的中频数字化与处理模块；网络交换与标准化总线组合为系列化标准化数字交换控制模块，数字处理与服务单元是控制为信息处理模块的一种具体实现。2组各5副天线分别覆盖超短波频段的高低两个频段，通过10入10出的射频放大分配交换模块，将天线接收的电磁波信号无插损分配到10个变频模块中；低频段天线对应下变频模块选用20MHz带宽，中频选取70MHz，高频段天线对应下变频模块选用120MHz带宽，中频选取140MHz；将5路70MHz模拟中频信号，5路140MHz模拟中频信号，分配到10个中频数字化模块，70MHz模拟中频信号采用100MHz采用时钟进行数字化转换，140MHz模拟中频信号采用500MHz采用时钟进行数字化转换；再将数字中频信号分配到10个数字信号处理模块，在FPGA中进行多相滤波与信道合并处理，以及中频信号幅度检测，控制下变频模块中放大器增益，保持中频信号幅度在最大量程的80％左右；低频段信号带宽比较窄、密度高，每个模块可以配置32路窄带语音、4路窄带数字信号，高频段信号带宽比较宽一些、信号密度也低一些，可以配置8路窄带语音、8路窄带数字信号，窄带信号再由DSP与FPGA协同实现信号强度检测、相位检测、调制识别、解调与译码处理。

应用场景：1、大型固定使用超短波侦控系统，部署在山顶、建筑物高出、铁塔，开展固定区域超短波信号的侦控；2、便携式超短波侦控系统，由人、机器人携带到指定位置，定点或移动开展热点区域超短波信号的侦控；3、车载机动超短波侦控系统，安装在车辆上，运送到指定位置或机动开展地面、空中超短波信号的侦控。4、机载超短波侦控系统，安装在有人飞机、无人机、飞艇上，开展大区域地面、空中、海上超短波信号的侦控。5、舰船载超短波侦控系统，安装在军舰、侦察船、渔船上，开展海上、空中超短波信号的侦控。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，包括依次连接的1至10个接收不同频段/不同方向/不同位置的天线、射频放大分配交换模块、下变频模块、中频数字化交换处理模块、网络交换模块以及控制与信息处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述射频放大分配交换模块包括LNA、功分器、开关与控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述下变频模块包括预选器组、LNA组、混频器、滤波器组、切换开关与控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述中频数字化交换处理模块包括依次连接的中频数字化模块、数字中频分配交换模块、数字信号处理模块。

5.根据权利要求4所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述中频数字化模块包括信号调理和A/D转换器。

6.根据权利要求1或5中的任意一项所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述下变频模块和中频数字化模块连接有本振时钟分配模块。

7.根据权利要求4所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述数字中频分配交换模块包括FPGA与信号收发驱动，所述数字信号处理模块包括DSP、FPGA与接口。

8.根据权利要求1所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述网络交换模块为网络交换机，采用以太网协议。

9.根据权利要求1所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，所述控制与信息处理模块包括计算机工作站或服务器。

10.一种超短波通用侦控平台构架方法，利用权利要求1-9中的任意一项所述的一种超短波通用侦控平台构架，其特征在于，其步骤是：

S1:射频放大分配交换模块将天线感应的电磁波信号低噪声放大、功分，通过切换开关分配到下变频模块；

S2：本振时钟分配模块分配每个下变频模块的本振信号，下变频模块对信号进行变频后传输到中频数字化模块；

S3：本振时钟分配模块分配每个中频数字化模块的采样时钟，中频数字化模块将模拟信号转化为数字信号；

S4：数字信号进入数字中频分配交换模块，将数字信号动态分配到数字信号处理模块；

S5：数字信号处理模块根据需要完成侦察、测向、存储处理，获取台情信息、示向信息，实施多路窄带可变带宽分析、识别、解调，获取网台参数、信号参数、报文信息等工作，然后将处理好的信息进行网络交换；

S6:网络交换，实现数字信号处理模块、控制与信息处理模块的互联互通，将侦察信息、示向信息、信号参数、报文信息动态分配到控制与信息处理模块；

S7：控制与信息处理模块开展信息融合处理，并控制各个接收、处理、交换模块协同工作。

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