CN115754930B - 一种多功能雷达干扰主机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能雷达干扰主机，微波分频模块对接收的雷达射频信号进行限幅、放大、平稳接收、滤波和检波处理，然后将处理后的信号发送给数字模块进行A/D数字采集；将数字模块产生的干扰信号进行变频、滤波和放大处理，然后通过天线向外辐射；所述主控模块包括ZYNQ核心单元，ZYNQ核心单元接收显控分系统参数报文后进行解析，然后通过高速口按照既定格式的报文传送至数字模块；同时将数字模块、微波变频模块和功放模块的实时状态信息通过网络按照既定格式的报文回传至显控分系统用于实时监测。本发明功能全面，干扰样式、分选、数据存储、各种通信方式等完全满足机载平台的需要，并且易于地面站工作人员操作。
Description
技术领域
本发明涉及雷达干扰技术，具体涉及一种多功能雷达干扰主机。
背景技术
现有干扰通讯系统中的干扰主机虽设有主控单元和信号产生单元，但通常是采用FPGA+DSP、ARM+DSP、或者power PC平台，只能适应单一应用场景、功能受限。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种多功能雷达干扰主机。
技术方案：本发明的一种多功能雷达干扰主机，包括功放模块、微波分频模块、主控模块和数字模块；微波分频模块对接收的雷达射频信号进行限幅、放大、平稳接收、滤波和检波处理，然后将处理后的信号发送给数字模块进行A/D数字采集；将数字模块产生的干扰信号进行变频、滤波和放大处理，然后通过天线向外辐射；所述主控模块包括ZYNQ核心单元，ZYNQ核心单元接收显控分系统参数报文后进行解析，然后通过高速口按照既定格式的报文传送至数字模块；同时将数字模块、微波变频模块和功放模块的实时状态信息通过网络按照既定格式的报文回传至显控分系统用于实时监测；所述ZYNQ核心单元在收到面控制站下发的干扰参数及种控制指令后，实时自适应解算并控制微波变频模块本振信号和数控衰减，进而调整数字模块的配置参数，同时解析干扰数据后下发给数字模块的欺骗干扰源和压制干扰源，控制欺骗干扰、压制干扰以及组合干扰信号的产生。
进一步地，所述数字模块对微波变频模块发送的雷达信号进行特征参数测量，完成频率测量、信号检测以及PDW输出后，通过ZYNQ核心单元接收数字模块的PDW信息；然后ZYNQ核心单元对雷达特征参数进行分选和识别生成EDW数据，接着根据预装载的辐射源数据库进行EDW比对，匹配出符合的辐射源信息，根据雷达分选识别结果产生干扰控制时序。
进一步地，所述ZYNQ核心单元中设有PDW解算模块、参数匹配模块和PRI分选模块；所述PDW解算模块对输入的脉冲信号的脉冲描述字进行解算并能打包，所述参数匹配模块对输入信号进行预分选，符合干扰条件的信号进行干扰；所述PRI分选模块通过接收数字模块发送过来的PDW码字进PRI分选，并将分选结果送显。
进一步地，所述PDW解算模块的具体工作流程包括：
(1)AD测幅PA_DATA：先对输入信号的模拟量(0.5～2.5V)进行测量；然后比较给出主瓣到达标志、测量天线扫描周期，最后根据预置值进行前端衰减自适应变化；
(2)频率码测量RF_DATA：先根据预置变频关系将中频信息转化为射频频率信息；然后根据频率信息控制微波本振选择；
(3)脉冲到达信号测量TOA：根据检波器的检波TTL信号，测量出TOA信息；再根据TOA信息得到脉冲信号的脉宽PW、重周PRT信息；
(4)测频引导：根据测得的PDW信息发送至数字模块进行频率瞄准，继而输出瞄频噪声；
(5)PDW采集并导出：逐脉冲进行PDW数据打包，并逐脉冲推送至FIFO模块，用于数据存储。
(6)微波本振控制：根据显控分系统发送过来的配置信息，自行解算控制微波的本振切换。
进一步地，所述参数匹配模块的具体工作流程包括：
(1)、数字滤波：对脉冲的检波信号进行毛刺过滤处理；以及对硬件单双天线模式做适应性检波处理；
(2)角度匹配信息产生：根据预置信息模拟天线扫描，并产生正北脉冲；根据自主模拟或测量到正北脉冲做角度上下限匹配，进行角度模拟；
(3)储频采样波门的控制，即实现旁通模式与普通模式的切换、掩护模式与常规模式的切换、单双天线模式的切换；采样延时、采样长度的控制；多次间断采样的控制；
(4)干扰波门的控制，即实现定频纯噪声与其他模式的判断及切换；对输入信号的信息进行筛选判断，进行多维条件匹配；对匹配的信号进行干扰波门延时、干扰长度的控制；作为从机时根据同步信号做触发控制干扰波门；作为主机时产生对外的触发信号进行时序同步；
(5)根据输入上下限、占空比随机生成采样时长、干扰时长信息。
进一步地，所述PRI分选模块包括PRI变换和PRI分选；
PRI变换的过程依次为：对接收到的PL端PDW码字进行判断是否大于或等于最小分选个数，如果不是则返回，如果是则进行数据预分选(即进行数据剔除及排序)，如果预分选结果不满足50组PRI数据则返回开始，如果预分选结果满足要求则再依次进行PRI变换、PRI排序和PRI分选，直至PRI分选结束将PRI分选结果传输至显控分系统；
PRI排序和PRI分选的方法为：先计算待检测的TOA序列的采集时间，然后计算出PRI箱计算各种判别门限并识别目标PRI序列，接着标记目标序列并且计算脉冲数，根据所得脉冲数求解未修正的PDW序列的参差组长度，如果该TOA序列不属于未修正的PDW序列，则剔除该TOA序列，如果该TOA序列属于未修正的PDW序列，则筛选满足TOA之差的筛选门限的TOA之差，最后对所有满足上述条件的TOA序列的RF和PW求解众数得出PRI分选结果。
进一步地，所述主控模块还包括通信单元、DC-DC电源单元、ADC信号采集单元、温度传感器单元、存储单元及总线收发器单元；
所述通信单元包括千兆以太网、RS422串口及RS232串口通过以太网与显控分系统进行数据交换，通过RS422串口、RS232串口与功放模块、微波分频模块、以及数字模块进行串口通信；
所述DC-DC电源单元为ZYNQ核心单元、数字模块和微波变频模块供电；所述ADC信号采集单元主要为具有对注入到模块射频口的模拟量进行参数采集的作用，大多情况为实现对注入的DC模拟量幅值进行测量的功能；
所述温度传感器单元实时采集监测主控模块内温度；
所述存储单元将采集到数据以及设备状态进行本地存储；
所述总线收发器单元用于主控模块与其他模块之间的电平转换和管脚驱动。
有益效果：与现有技术相比，本发明的雷达干扰主机有以下优点：
(1)本发明的干扰主机体积小、重量轻，安装方便，比较适合靶机、无人机等平台。
(2)本发明功能全面，干扰样式、分选、数据存储、各种通信方式等完全满足机载平台的需要，并且易于地面站工作人员操作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中干扰主机的工作流程图；
图3为实施例中ZYNQ核心单元的PL端数据流图；
图4为实施例中ZYNQ核心单元的PS端处理流程图；
图5为实施例中PRI分选模块工作流程图；
图6为实施例中ZYNQ核心单元对显控分系统参数报文收发控制流程图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1和图2所示，本发明的一种多功能雷达干扰主机，包括功放模块、微波分频模块、主控模块和数字模块；微波分频模块对接收的雷达射频信号进行限幅、放大、平稳接收、滤波和检波处理，然后将处理后的信号发送给数字模块进行A/D数字采集；将数字模块产生的干扰信号进行变频、滤波和放大处理，然后通过天线向外辐射；主控模块包括ZYNQ核心单元，ZYNQ核心单元接收显控分系统参数报文后进行解析(如图6所示)，然后通过高速口按照既定格式的报文传送至数字模块；同时将数字模块、微波变频模块和功放模块的实时状态信息通过网络按照既定格式的报文回传至显控分系统用于实时监测；ZYNQ核心单元在收到面控制站下发的干扰参数及种控制指令后，实时自适应解算并控制微波变频模块本振信号和数控衰减，进而调整数字模块的配置参数，同时解析干扰数据后下发给数字模块的欺骗干扰源和压制干扰源，控制欺骗干扰、压制干扰以及组合干扰信号的产生。主控模块还包括通信单元、DC-DC电源单元、ADC信号采集单元、温度传感器单元、存储单元及总线收发器单元；通信单元包括千兆以太网、RS422串口及RS232串口通过以太网与显控分系统进行数据交换，通过RS422串口、RS232串口与功放模块、微波分频模块、以及数字模块进行串口通信；DC-DC电源单元为ZYNQ核心单元、数字模块和微波变频模块供电；ADC信号采集单元主要为具有对注入到模块射频口的模拟量进行参数采集的作用，大多情况为实现对注入的DC模拟量幅值进行测量的功能；温度传感器单元实时采集监测主控模块内温度；存储单元将采集到数据以及设备状态进行本地存储；总线收发器单元用于主控模块与其他模块之间的电平转换和管脚驱动。
本实施例的干扰主机可以通过有线网络或靶机通信链路实现与地面控制站的通信，接收地面控制站的控制参数，并将干扰设备状态信息实时上传给地面控制站进行监测显示。数字模块对微波变频模块发送的雷达信号进行特征参数测量，完成频率测量、信号检测以及PDW输出后，通过ZYNQ核心单元接收数字模块的PDW信息；然后ZYNQ核心单元对雷达特征参数进行分选和识别生成EDW数据，接着根据预装载的辐射源数据库进行EDW比对，匹配出符合的辐射源信息，根据雷达分选识别结果产生干扰控制时序。
本发明中的主控模块具有以下功能：能够对模块的系统状态、指令响应状态、工作状态进行监测和本地记录；具备PRI分选能力，根据PDW码字实现多部雷达分选功能，并且内部存储可导出提供分析；能够对干扰模拟设备配置参数进行远程加载编辑，同时将配置参数信息进行本地存储；具备辐射源数据库加载、卸载、修订的能力并且能存储辐射源参数的能力；能够对样式参数进行想定编辑，可实现欺骗、目标、噪声按照设定时间组合出；能够测量机扫雷达的扫描周期，并根据扫描周期出设定的航迹；能够对显控分系统设置的参数进行解析，并对控制数字模块配置参数进行实时解算；能够将控制指令、配置参数下发至数字模块，控制数字模块进行雷达信号采集、测量及雷达信号生成；对设备功放模块、信号产生状态、微波变频模块、信号状态进行监测显示，故障发生时能进行告警显示；能够通网络链路实现与显控分系统之间的控制命令、试验参数以及设备状态的数据传输；能够与外部授时分模块进行数据交换，能够解析授时模块的时间信息，同时能够在授时标校后自主进行时间计时；能够遥控开关机，能够控制端口进行继电器控制，从而控制其他模块的开关机；能够本地记录训练数据、工作日志数据，并可以通过网络链路导出本地记录的数据；能够满足RS422、RS485、RS232等串口通信；能够满足信号产生时根据外部触发信号做时序对齐，并满足三台设备组网的能力；能够满足SPI高速通信，满足速率优于50M。
为实现上述功能，本实施例的ZYNQ核心单元(包括ARM控制器、AXI寄存器组等等)的PL端和PS端设计，如图3和图4所示。
本实施例中的ZYNQ核心单元中设有PDW解算模块、参数匹配模块和PRI分选模块；所述PDW解算模块对输入的脉冲信号的脉冲描述字进行解算并能打包，所述参数匹配模块对输入信号进行预分选，符合干扰条件的信号进行干扰；所述PRI分选模块通过接收数字模块发送过来的PDW码字进PRI分选，并将分选结果送显。所述PDW解算模块的具体工作流程包括：
(1)AD测幅PA_DATA：先对输入信号的模拟量(0.5～2.5V)进行测量；然后比较给出主瓣到达标志、测量天线扫描周期，最后根据预置值进行前端衰减自适应变化；
(2)频率码测量RF_DATA：先根据预置变频关系将中频信息转化为射频频率信息；然后根据频率信息控制微波本振选择；
(3)脉冲到达信号测量TOA：根据检波器的检波TTL信号，测量出TOA信息；再根据TOA信息得到脉冲信号的脉宽PW、重周PRT信息；
(4)测频引导：根据测得的PDW信息发送至数字模块进行频率瞄准，继而输出瞄频噪声；
(5)PDW采集并导出：逐脉冲进行PDW数据打包，并逐脉冲推送至FIFO模块，用于数据存储。
(6)微波本振控制：根据显控分系统发送过来的配置信息，自行解算控制微波的本振切换。参数匹配模块的具体工作流程包括：
(1)、数字滤波：对脉冲的检波信号进行毛刺过滤处理；以及对硬件单双天线模式做适应性检波处理；
(2)角度匹配信息产生：根据预置信息模拟天线扫描，并产生正北脉冲；根据自主模拟或测量到正北脉冲做角度上下限匹配，进行角度模拟；
(3)储频采样波门的控制，即实现旁通模式与普通模式的切换、掩护模式与常规模式的切换、单双天线模式的切换；采样延时、采样长度的控制；多次间断采样的控制；
(4)干扰波门的控制，即实现定频纯噪声与其他模式的判断及切换；对输入信号的信息进行筛选判断，进行多维条件匹配；对匹配的信号进行干扰波门延时、干扰长度的控制；作为从机时根据同步信号做触发控制干扰波门；作为主机时产生对外的触发信号进行时序同步；
(5)根据输入上下限、占空比随机生成采样时长、干扰时长信息。
如图5所示，本实施例的PRI分选模块包括PRI变换和PRI分选；PRI变换的过程依次为：对接收到的PL端PDW码字进行判断是否大于或等于最小分选个数，如果不是则返回，如果是则进行数据预分选(即进行数据剔除及排序)，如果预分选结果不满足50组PRI数据则返回开始，如果预分选结果满足要求则再依次进行PRI变换、PRI排序和PRI分选，直至PRI分选结束将PRI分选结果传输至显控分系统；
PRI排序和PRI分选的方法为：先计算待检测的TOA序列的采集时间，然后计算出PRI箱计算各种判别门限并识别目标PRI序列，接着标记目标序列并且计算脉冲数，根据所得脉冲数求解未修正的PDW序列的参差组长度，如果该TOA序列不属于未修正的PDW序列，则剔除该TOA序列，如果该TOA序列属于未修正的PDW序列，则筛选满足TOA之差的筛选门限的TOA之差，最后对所有满足上述条件的TOA序列的RF和PW求解众数得出PRI分选结果。
Claims (7)
1.一种多功能雷达干扰主机，其特征在于：包括功放模块、微波变频模块、主控模块和数字模块；微波变频模块对接收的雷达射频信号进行限幅、放大、平稳接收、滤波和检波处理，然后将处理后的信号发送给数字模块进行A/D数字采集；将数字模块产生的干扰信号进行变频、滤波和放大处理，然后通过天线向外辐射；所述主控模块包括ZYNQ核心单元，ZYNQ核心单元接收显控分系统参数报文后进行解析，然后通过高速口按照既定格式的报文传送至数字模块；同时将数字模块、微波变频模块和功放模块的实时状态信息通过网络按照既定格式的报文回传至显控分系统用于实时监测；
所述ZYNQ核心单元在收到地面控制站下发的干扰参数及控制指令后，实时自适应解算并控制微波变频模块本振信号和数控衰减，进而调整数字模块的配置参数，同时解析干扰数据后下发给数字模块的欺骗干扰源和压制干扰源，控制欺骗干扰、压制干扰以及组合干扰信号的产生。
2.根据权利要求1所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述数字模块对微波变频模块发送的雷达信号进行特征参数测量，完成频率测量、信号检测以及PDW输出后，通过ZYNQ核心单元接收数字模块的PDW信息；然后ZYNQ核心单元对雷达特征参数进行分选和识别生成EDW数据，接着根据预装载的辐射源数据库进行EDW比对，匹配出符合的辐射源信息，根据雷达分选识别结果产生干扰控制时序。
3.根据权利要求2所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述ZYNQ核心单元中设有PDW解算模块、参数匹配模块和PRI分选模块；所述PDW解算模块对输入的脉冲信号的脉冲描述字进行解算并能打包，所述参数匹配模块对输入信号进行预分选，符合干扰条件的信号进行干扰；所述PRI分选模块通过接收数字模块发送过来的PDW码字进PRI分选，并将分选结果输出显示。
4.根据权利要求3所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述PDW解算模块的具体工作流程包括：
(1)AD测幅PA_DATA：先对输入信号的模拟量0.5～2.5V进行测量；然后比较给出主瓣到达标志、测量天线扫描周期，最后根据预置值进行前端衰减自适应变化；
(2)频率码测量RF_DATA：先根据预置变频关系将中频信息转化为射频频率信息；然后根据频率信息控制微波本振选择；
(3)脉冲到达信号测量TOA：根据检波器的检波TTL信号，测量出TOA信息；再根据TOA信息得到脉冲信号的脉宽PW、PRT重复周期信息；
(4)测频引导：根据测得的PDW信息发送至数字模块进行频率瞄准，继而输出瞄频噪声；
(5)PDW采集并导出：逐脉冲进行PDW数据打包，并逐脉冲推送至FIFO模块，用于数据存储；
(6)微波本振控制：根据显控分系统发送过来的配置信息，自行解算控制微波的本振切换。
5.根据权利要求3所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述参数匹配模块的具体工作流程包括：
(1)数字滤波：对脉冲的检波信号进行毛刺过滤处理；以及对硬件单双天线模式做适应性检波处理；
(2)角度匹配信息产生：根据预置信息模拟天线扫描，并产生正北脉冲；根据自主模拟或测量到正北脉冲做角度上下限匹配，进行角度模拟；
(3)储频采样波门的控制，即实现旁通模式与普通模式的切换、掩护模式与常规模式的切换、单双天线模式的切换；采样延时、采样长度的控制；多次间断采样的控制；
(4)干扰波门的控制，即实现定频纯噪声与其他模式的判断及切换；对输入信号的信息进行筛选判断，进行多维条件匹配；对匹配的信号进行干扰波门延时、干扰长度的控制；作为从机时根据同步信号做触发控制干扰波门；作为主机时产生对外的触发信号进行时序同步；
(5)根据输入上下限、占空比随机生成采样时长、干扰时长信息。
6.根据权利要求3所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述PRI分选模块包括PRI变换和PRI分选；
PRI变换的过程依次为：对接收到的PL端PDW码字进行判断是否大于或等于最小分选个数，如果不是则返回，如果是则进行数据预分选，如果预分选结果不满足50组PRI数据则返回开始，如果预分选结果满足要求则再依次进行PRI变换、PRI排序和PRI分选，直至PRI分选结束将PRI分选结果传输至显控分系统；
PRI排序和PRI分选的方法为：先计算待检测的TOA序列的采集时间，然后计算出PRI模块中各种判别门限并识别目标PRI序列，接着标记目标序列并且计算脉冲数，根据所得脉冲数求解未修正的PDW序列的参差组长度，如果该TOA序列不属于未修正的PDW序列，则剔除该TOA序列，如果该TOA序列属于未修正的PDW序列，则筛选满足TOA之差的筛选门限的TOA之差，最后对所有满足上述条件的TOA序列的RF和PW求解众数得出PRI分选结果。
7.根据权利要求1所述的多功能雷达干扰主机，其特征在于：所述主控模块还包括通信单元、DC-DC电源单元、ADC信号采集单元、温度传感器单元、存储单元及总线收发器单元；
所述通信单元包括千兆以太网、RS422串口及RS232串口通过以太网与显控分系统进行数据交换，通过RS422串口、RS232串口与功放模块、微波变频模块、以及数字模块进行串口通信；
所述DC-DC电源单元为ZYNQ核心单元、数字模块和微波变频模块供电；所述ADC信号采集单元主要为具有对注入到模块射频口的模拟量进行参数采集的作用，大多情况为实现对注入的DC模拟量幅值进行测量的功能；
所述温度传感器单元实时采集监测主控模块内温度；
所述存储单元将采集到数据以及设备状态进行本地存储；
所述总线收发器单元用于主控模块与其他模块之间的电平转换和管脚驱动。
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