CN115657000A - 一种低慢小自适应雷达探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低慢小自适应雷达探测系统，该低慢小自适应雷达探测系统包括天线阵、二维云台、信道模块、信号处理模块、信号控制模块和显控终端；所述T/R模块，连接天线阵、信号生成模块和信号采集模块，对发射和接收的信号进行处理；所述信号处理模块，接收回波信号数据，结合同步生成标准发射信号数据计算目标数据信息；所述信号控制模块，对目标信息进行筛选及策略分析，自适应调整全系统参数，并与显控终端互联，进行数据显示及设备控制。本发明能有效探测无人机等“低慢小”目标。解决了低慢小目标探测困难、雷达信号处理困难的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机侦测技术领域，具体涉及一种低慢小自适应雷达探测系统。
背景技术
低慢小是指低空、慢速、小型飞行目标，具有低空、超低空飞行，飞行速度较慢，不易被雷达发现等特点，包括无人机和空飘物，为社会公共安全造成很大的隐患。
为了对此类低慢小目标进行监控管控，出现了频谱、光电、雷达探测三种探测设备。其中雷达探测不受天气影响，可以侦测目标多维信息，但是，当前雷达探测低慢小目标，面临回波能量微弱、回波信号多普勒频移低、环境背景杂波较强等问题，给雷达信号处理带来了很大的难度，造成此类“低小慢”目标探测难的局面。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种低慢小自适应雷达探测系统。能改善雷达在复杂环境条件下的目标探测性能，能有效探测无人机等“低慢小”目标。解决了低慢小目标探测困难、雷达信号处理困难的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种低慢小自适应雷达探测系统，包括天线阵、二维云台、信道模块、信号处理模块、信号控制模块和显控终端，其中：
所述二维云台，搭载天线阵和信道模块，用于水平和俯仰方向的扫描；
所述信道模块，包括T/R模块、信号生成模块、信号采集模块、控制传输单元和光模块；所述T/R模块，连接天线阵、信号生成模块和信号采集模块，对发射和接收的信号进行处理；所述信号生成模块，能生成发射中频信号，并发射给T/R模块进行处理；所述信号采集模块，对T/R模块输出的接收中频信号进行采集；
所述信号处理模块，接收信道模块的回波信号数据，同步生成标准发射信号数据，结合二者数据计算目标数据信息，输出给信号控制模块；
所述信号控制模块，对目标信息进行筛选及策略分析，自适应调整全系统参数，将参数反馈各模块进行更新，并与显控终端互联；
显控终端，展示检测的最终目标信息，并可通过界面进行任务参数设置变更。
可选或优选地，所述T/R模块，能对信号生成模块生成的发射中频信号进行放大、上变频处理，生成Ku波段发射信号；能对接收的信号进行放大、下变频处理，变为接收中频信号，输出给信号采集模块。
可选或优选地，所述信号生成模块根据参数生成发射中频信号，该发射中频信号再由T/R进行处理，形成Ku波段发射信号；信号采集模块对T/R输出的接收中频信号进行采集。
可选或优选地，所述天线阵采用波导缝隙阵列对信号进行发射和接收。
可选或优选地，所述信道模块中的信号采集模块，对T/R模块处理过的接收中频信号进行高精度采样，通过高速光纤通道将回波信号数据回传至所述信号处理模块。
可选或优选地，所述信号处理模块采用多并行GPU计算算法对回波信号数据和标准发射信号数据进行高速处理，实现对目标的实时检测。
可选或优选地，所述信号处理模块根据发射参数同步生成标准发射信号数据；对接收的回波信号数据与生成的标准发射信号数据进行相关检测，以实现对目标的检测。
可选或优选地，所述信号控制模块根据目标探测结果进行筛选及策略分析，外部控制参数自适应实时调整全系统参数，更新信号处理模块的标准发射信号生成参数和数据处理计算参数、信道模块信号生成参数、云台转动策略参数，保证回波概率最大化能量接收。
可选或优选地，可通过显控终端根据目标状态或探测任务对目标探测性能（探测距离、速度分辨率、距离分辨率等）结果要求，手动或自动调整信号参数，实现指定性能探测任务。
基于上述技术方案，可产生如下技术效果：
本发明提供的一种低慢小自适应雷达探测系统，通过信号通道生成发射信号，利用天线阵进行发射及接收回波信号，信号通道对接收的回波信号进行处理采集，信号处理模块根据回波信号数据及同步生成的标准发射信号数据计算目标信息，信号处理模块计算目标信息，信号控制模块根据检测目标进行策略分析自适应调整参数信息，实现对目标的自适应探测跟踪，从而能有效探测低慢小目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1 为本发明的组成结构示意图；
图2 为本发明的数据处理流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作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。
实施例1：
本实施例提供了一种低慢小自适应雷达探测系统，如图1所示，包括天线阵、二维云台、信道模块、信号处理模块、信号控制模块和显控终端，其中：
所述二维云台，搭载天线阵和信道模块，用于水平和俯仰方向的扫描；
所述信道模块，包括T/R模块、信号生成模块、信号采集模块、控制传输单元和光模块；所述T/R模块，连接天线阵、信号生成和信号采集模块，对发射和接收的信号进行放大和变频处理；所述信号生成模块，能生成发射中频信号，信号再由T/R进行处理，形成Ku波段发射信号；信号采集模块对T/R输出的接收中频信号进行采集，光模块将回波信号数据进行传输。
所述信号处理模块，接收信道模块的回波信号数据，同步生成标准发射信号数据，结合二者数据计算目标数据信息，输出给信号控制模块；
所述信号控制模块，对目标信息进行筛选及策略分析，自适应调整全系统参数，并与显控终端互联；
显控终端，展示检测的最终目标信息，并可通过界面进行任务参数设置变更。
本实施例中，所述天线阵采用波导缝隙阵列，具有较好的主瓣增益以及副瓣电平抑制性能；所述T/R模块，对发射中频信号进行放大、变频，输出Ku波段发射信号至天线阵进行发射；对天线阵接收的回波信号进行放大、变频得到接收中频信号，输出给信号采集模块完成信号采集；选用Ku波段作为探测信号频段，使得天线可以兼顾天线增益、方位分辨率、天线尺寸等因素，增加系统性能。
本实施例中，所述信道模块对天线阵接收的回波信号进行处理及高精度采样，再通过高速光纤通道将回波信号数据输出至信号处理模块，从而实现了对回波信号数据的高速实时接收，为检测高距离和高速度分辨率的目标、微弱信号的目标提供基础数据保障。
本实施例中，如图2所示，所述信号处理模块采用多并行GPU计算算法对回波信号数据进行优化加速处理，实现回波信号数据的实时处理，兼顾了检测能力与实时性。
在如图2所示的数据处理流程中，所述信号处理模块根据目标探测结果及外部控制参数实时调整全系统参数，保证实施目标的回波概率最大化能量接收，同时兼顾探测距离分辨率、速度分辨率以及探测效率等问题，使系统具备优异的无人机探测性能。系统参数包括发射信号周期、发射信号占空比、接收信号采样率、接收采集长度、杂波抑制模式、目标搜索距离/速度范围等。
本实施例中，使用Ku波段信号作为发射信号，通过天线进行信号发射；同时对回波信号数据结合同步生成标准发射信号数据进行检测，实现目标检测；全系统参数可根据任务、场景、性能要求自适应更改，以适应多场景的目标检测，改善雷达在复杂环境条件下的目标探测性能，提升信号相关处理增益，将探测盲区缩短至50m；本实施例中，还采用大时宽累积处理，于较长时间累积信号形成长时宽时域信号，改善对微弱目标回波信号的检测能力，以便于进行准确实时目标检测，可对噪底以下53dB的目标回波信号进行有效检测，保证了优异的探测性能。
本实施例中，显控终端所显示的内容包括在列表区域显示实时发现的目标信息（发现时间、航迹号、距离、方位、俯仰、高度、速度、SNR，经度、纬度、海拔等信息）、在地图区域上显示设备坐标位置、设备实时工作范围、工作状态、目标坐标位置标识点及标识点形成的航迹等信息。
本实施例的工作流程为：
（1）显控终端将信号参数发送给信号控制模块信号调参模块；
（2）信号控制模块进行自适应匹配参数确认，参数通过光模块传输给二维云台，进行转动策略参数更新，信号处理模块更新标准发射信号生成参数和数据处理计算参数；输出给信道模块信号更新生成中频信号参数，生成新发射中频信号，发射中频信号输出给T/R模块进行处理，T/R模块对发射中频信号进行放大，上变频处理生成Ku波段发射信号；
（3）T/R模块将Ku波段发射信号输出给天线阵，由天线阵向外发射；
（4）天线阵将收到的回波信号输出给T/R模块，T/R模块同过切换到接收任务模式，对回波信号进行放大、下变频处理得到接收中频信号，输出给信号采集模块实现信号采集，再通过光模块及二维云台的光通道快速发送到信号处理模块；
（5）信号处理模块通过多并行GPU计算算法对回波信号数据结合数据生成模块同步生成的标准发射信号数据进行高速目标检测处理，实现低慢小的目标检测，检测目标信息输出给信号控制模块；
（6）控制传输模块对检测目标筛选，结合目标信息及任务信息进行策略分析，通过信号调参完成全系统参数自适应设置，参数信息再次输出给关联模块（二维云台、信道模块，信号数据模块）进行信号生成和信号采集参数更新、数据生成参数及云台转动策略更新，提高回波接收能量，提高探测跟踪性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：包括天线阵、二维云台、信道模块、信号处理模块、信号控制模块和显控终端，其中：
所述二维云台，搭载天线阵和信道模块，用于水平和俯仰方向的扫描；
所述信道模块，包括T/R模块、信号生成模块、信号采集模块、控制传输单元和光模块；所述T/R模块，连接天线阵、信号生成模块和信号采集模块，对发射和接收的信号进行处理；所述信号生成模块，能生成发射中频信号，并输出给T/R模块进行处理；所述信号采集模块，对T/R模块输出的信号进行采集；
所述信号处理模块，接收信道模块的回波信号数据，同步生成标准发射信号数据，结合二者数据计算目标数据信息，并向信号控制模块输出计算的目标信息；
所述信号控制模块，对目标信息进行筛选及策略分析，自适应调整全系统参数，将参数反馈各模块进行参数更新，并与显控终端互联；
显控终端，展示检测的最终目标信息，并可通过界面进行任务参数设置变更。
2.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述T/R模块，能对信号生成模块生成的发射中频信号进行放大、上变频处理，生成Ku波段发射信号；能对接收的回波信号进行放大、下变频处理，变为接收中频信号，输出给信号采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述信号生成模块根据输入的参数生成发射中频信号，该发射中频信号再由T/R进行处理，形成Ku波段发射信号；信号采集模块对T/R输出的接收中频信号进行采集。
4.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述天线阵采用波导缝隙阵列对信号进行发射和接收。
5.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述信道模块中的信号采集模块，对T/R模块处理过的接收中频信号进行高精度采样，通过高速光纤通道将回波信号数据回传至所述信号处理模块。
6.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述信号处理模块采用多并行GPU计算算法对回波信号数据和标准发射信号数据进行高速处理，实现对目标的实时检测。
7.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述信号处理模块根据发射参数同步生成标准发射信号数据；对接收的回波信号数据与生成的标准发射信号数据进行相关检测，以实现对目标的检测。
8.根据权利要求1所述的一种低慢小自适应雷达探测系统，其特征在于：所述信号控制模块根据目标探测结果进行筛选及策略分析，自适应实时调整全系统参数，更新信号处理模块的标准发射信号数据生成参数和数据处理计算参数、信道模块信号生成参数、云台转动策略参数，保证回波概率最大化能量接收。
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