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一种基于比幅比相的测向系统设计马友科1,2，易卫明3，李慧3（1.河北省电磁频谱认知与管控重点实验室，河北石家庄050081；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081；3.中国人民解放军75775部队，云南昆明650000）收稿日期：2022-01-040引言测向技术是电子侦察的关键技术，目标的方位信息是信号分选及引导干扰的重要参数。
通过测向，可以实现对威胁目标辅助定位，从而为引导武器系统辅助攻击或实施有效干扰提供可靠依据。
随着电子战技术的不断发展，对测向定位系统的性能要求越来越高，尤其针对中小型无人直升机等机载平台，要求其设备体积小、测向精度高、瞬时工作带宽大及空域瞬时全覆盖。
在目前的实际应用中，最常用的测向方式有比幅、干涉仪和空间谱等方法。
比幅法[1]根据接收信号的相对幅度大小来确定信号的来波方向，技术成熟、设备简单，但是精度较低；比相法[2]测向精度高，但存在相位模糊的问题，需要多个基线解模糊，对多个基线通道的幅相一致性要求较高；空间谱测向[3]可以同时对多个信号测向，分辨力高、精度高，但对信号模型失真敏感，运算量较大，一般只用于窄带测向。
比幅测向和干涉仪测向各有其优缺点，但2种方法的结合能有效融合其优势。
文献[4]采用曲线拟合及对雷达脉冲采样等技术提高比幅比相测向性能，但在实际工作中，还有虚警、漏警等问题需要解决。
文献[5]采用长短基线和幅度信息，提出了划分幅度差门限设置滑动粗相位的方法解决比幅比相测向模糊问题，但有很多前提条件的限制，实际工程应用有一定局限性。
文献[6]从理论层面对比幅比相的解模糊算法进行了改进，仿真实验取得了很好的效果，但未给出工程应用的实验结果。
文献[7]对比幅比相测向体制接收机的原理、系统设计及解模糊处理做了详细的论述，但未给出接收机内部主要模块的详细设计。
以上几种方法都具有一定的优势，但总体上无法满足中小型无人机测向工程化的要求。
本文结合测向系统装载平台的特点，针对2～18GHz 频率范围内的通信、雷达信号，介绍了一种装载于中小型无人直升机平台[8]、采用基于8阵元平螺天线圆阵[9]的复合测向体制———比幅比相测向体制，该设计实现了瞬时全方位、宽频带、高精度的宽带测向系统，在体积、重量、成本和复杂度等方面都有很大优势。
无人机总体设计报告一、引言无人机系统，或者说无人航空系统(UAS)，是一种现代技术的表现，可以自动飞行并执行任务的飞行系统。
无人机的设计和建造一直是正在进行的工程项目，其中包括无人机、地面控制系统、和数据链路。
设计一个无人机需要多个学科的知识，包括空气动力学、飞行控制理论、通信理论、传感器和执行机构的设计与选择、电池技术、材料科学等。
此报告主要针对无人机的总体设计进行详细展开，主要包括系统需求分析，设计制造，性能测试，问题及改进等几个方面。
二、系统需求分析无人机系统的设计首先需要考虑的是系统需求，包括系统的功能需求、性能需求和外形需求等。
根据最终的应用，无人机可能需要执行侦察、监视、配送等任务。
对于无人机的性能需求，需要考虑飞行速度，飞行高度，飞行范围，温度和湿度等作业环境。
对于外形需求，这将根据任务和平台的限制，包括重量限制、尺寸限制和启动方式。
三、设计制造在设计制造阶段，几项关键设计决策是必不可少的，包括无人机的配置选择，飞行控制系统的设计，推进系统的选择，通信系统的选择等。
主要考虑因素包括成本，性能，耐久性，可靠性，可用性等。
无人机的配置设计是一项关键任务，需要考虑无人机的目标，载重，耐久性，操控性等因素。
飞行控制系统的设计是无人机系统设计的重要部分，它决定了无人机的操控方式和飞行路径。
推进系统的选择直接影响无人机的性能，主要有电动、燃油、涡扇等类型。
通信系统保障无人机与地面控制系统的信息传输，影响无人机的控制效果和数据处理能力。
四、性能测试性能测试则是评估无人机系统的一个重要环节。
根据设计要求和国际标准，对无人机的各项指标进行测试，包括飞行性能、负载性能、控制性能、通信性能等，并验证设计的准确性和可靠性。
五、问题及改进在无人机的制造和测试过程中，可能会出现各种意料之外的问题，如结构问题、控制问题、通信问题等。
这就需要我们根据测试结果进行分析，找出问题的根本原因，并提出解决方案。
这是一个反复迭代的过程，直到产品达到预期的性能要求。
无人机系统的设计与研发一、绪论随着科技的不断进步和无人机技术的不断成熟，无人机系统被广泛应用于军事、民用、商业等领域。
无人机系统的设计与研发成为无人机应用领域中的重要环节。
本文将介绍无人机系统设计与研发的主要内容和关键技术。
二、无人机系统的设计流程无人机系统设计流程主要包括以下几个步骤：1.需求分析：根据使用环境和使用需求，对无人机系统的功能、性能、应用等进行分析。
需求分析是无人机系统设计的基础，如果需求分析不清晰，将会严重影响后面的设计工作。
2.系统架构设计：根据需求分析结果，确定无人机系统的总体架构和各个组件的功能。
系统架构设计必须充分考虑到无人机机身的体积，重量，电量等因素。
3.硬件设计：包括嵌入式系统、传感器、动力系统、通讯系统等设计。
硬件设计需要充分优化产品的性价比，确保产品质量和性能的达成。
4.软件设计：无人机系统中的软件设计主要包括无人机控制、导航和通信控制等方面。
面向对象的设计方法在软件设计中得到了广泛的应用。
5.系统集成测试：将各个组件进行组装，进行调试和测试。
系统集成测试是无人机系统设计中非常重要的一步。
三、无人机系统的关键技术1.嵌入式系统设计技术：嵌入式系统主要是指无人机机身内嵌的计算机控制单元，可以控制无人机的飞行和应用，嵌入式系统的设计是无人机系统开发中的核心技术。
在嵌入式系统设计中要注意开发效率、可靠性和安全性。
2.控制技术：无人机的控制方法可以分为手动控制和自动控制。
对于自主控制的无人机，需要开发复杂的控制算法，充分考虑环境变化的影响。
3.导航技术：无人机的导航技术主要包括惯性导航、GPS导航等。
在导航技术的设计中需要考虑环境的影响，如风力、天气等。
4.通讯技术：无人机系统中需要内嵌多种通讯技术，如蓝牙、Wi-Fi、LTE等。
通信技术的设计需要考虑到无线信号传输的安全性和可靠性。
5.机身结构设计技术：无人机机身结构设计要充分考虑重量、平衡、稳定性等因素。
同时，还需要考虑无人机飞行过程中的抗风能力和抗撞击能力。
用于农林侦察的太阳能无人机设计随着社会经济的不断发展，农林侦察的需求也日益增加。
为了提高农林侦察的效率和精度，太阳能无人机逐渐成为了一个备受关注的研究方向。
太阳能无人机以其清洁、环保、节能的特点，成为了农林侦察领域的一项新选择。
本文将就用于农林侦察的太阳能无人机进行设计，并详细介绍其技术特点和优势。
一、设计方案（一）总体方案本设计方案将采用多旋翼飞行器作为基本平台，搭载太阳能电池板，并配备相应的传感器和数据处理设备，以实现对农林资源的高效侦察和监测。
太阳能电池板将为无人机提供持续的动力支持，提高其续航能力和使用周期。
（二）技术指标1.飞行时间：太阳能无人机的飞行时间预计为8-10小时，可适应大范围的农林侦察需求；2.载荷能力：太阳能无人机的载荷能力预计为5-10千克，可搭载各类传感器和监测设备；3.通信距离：太阳能无人机的通信距离预计为10-20公里，可实现远程操控和数据传输。
（三）关键技术1.太阳能电池板：选用高效太阳能电池板，提高能量转化效率，为无人机提供稳定的动力支持；2.飞行控制系统：采用先进的飞行控制系统，实现精确的飞行轨迹控制和姿态稳定；3.载荷平台设计：设计稳定可靠的载荷平台，以适应不同传感器和设备的装载需求；4.数据处理系统：配备高性能的数据处理系统，实现对采集数据的实时处理和分析。
二、技术特点（一）太阳能供电太阳能无人机采用太阳能电池板供电，不需要外部电源支持，能够在阳光充足的环境下持续飞行和工作。
这使得太阳能无人机具有更大的飞行范围和持续时间，可以实现长时间、大范围的农林侦察和监测。
（二）多功能载荷太阳能无人机具有较强的载荷能力，可以搭载各类传感器和设备，实现对农林资源的多种监测需求。
红外热像仪可用于农作物生长状态的监测，高分辨率摄像头可用于森林火灾的预警，气象传感器可用于气象变化的监测等。
多功能的载荷使太阳能无人机能够适应不同农林侦察任务的需求。
（三）远程通信太阳能无人机配备高效的通信系统，可以实现远程操控和数据传输。
天线阵元相位中心的一种测量方法任晓飞;赵地;龚书喜;金元松【摘要】分析天线阵元相位差与其相位中心的数学关系,建立了阵元相位中心的目标函数模型.基于实际的天线阵列测试系统对对数周期天线阵元相位中心进行测量,并利用最小二乘法求出阵元实际相位中心.分析比较了实测与理论的相位中心差异,结果表明:在大部分工作频率上实测结果与理论计算结果较一致,但在高频实测相位中心比理论相位中心更靠近馈电点;实际测量的相位中心能够有效地表征各阵元间实际相位关系.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2014(037)002【总页数】4页(P103-106)【关键词】相位中心;测量;最小二乘法;相位差【作者】任晓飞;赵地;龚书喜;金元松【作者单位】中国电波传播研究所,青岛266107;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,西安710071;中国电子科技集团公司第54研究所,石家庄050081;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,西安710071;中国电波传播研究所,青岛266107【正文语种】中文【中图分类】TN821.60 引言当前复杂环境下无线电定位和宽带数字波束合成是电子通信领域的重要研究热点［1］，而高精度的测向技术、波束合成技术大都需要天线的相位中心作为参考建立阵列流型［2-3］。
随着通信系统的发展，天线系统也越来越复杂，而如何寻找复杂天线的相位中心就显得尤为重要。
文献［4］～［5］曾给出对数周期天线的可变相位中心计算方法，理论上可以计算互耦情况下阵列天线的相位中心，但是随着阵列数目的增加，计算复杂度会显著地提高。
文献［6］通过反复迭代的方法计算出了单个对数周期偶极子天线的相位中心。
文献［7］以阵列分析理论为基础，求解了场相位方向图和相位中心的关系，计算了阵列天线的相位中心。
文献［8］对单个天线的相位方向图进行了实测，不断调整参考点，通过最小二乘法精确估算天线相位中心，并研制出了实际的测试系统，得到了较高精度的相位中心位置，然而对于数个波长的大尺寸天线阵列，移动天线阵元进行测试就不太可能。
武器系统中的信息化技术应用与发展在当今的军事领域，武器系统的发展已经与信息化技术紧密融合，这种融合不仅极大地提升了武器的性能和作战效能，还改变了现代战争的模式和格局。
信息化技术在武器系统中的广泛应用，正引领着军事技术的不断创新和变革。
一、信息化技术在武器系统中的应用1、精确制导技术精确制导技术是信息化技术在武器系统中最为显著的应用之一。
通过卫星定位、激光制导、红外制导等多种手段，武器能够精确地打击目标，大大提高了打击的准确性和效率。
例如，导弹在发射后能够根据预设的目标信息和实时获取的目标位置数据，自主调整飞行轨迹，实现对目标的精确打击。
这种技术的应用使得武器能够在复杂的战场环境中，有效地打击敌方的重要目标，如指挥中心、通信枢纽、武器库等，降低了平民伤亡和附带损害。
2、网络通信技术网络通信技术使得武器系统之间能够实现高效的数据传输和信息共享。
在战场上，各类武器平台，如战斗机、坦克、舰艇等，可以通过网络实时交换情报信息，协同作战。
这种协同作战能力使得作战部队能够更加灵活地应对各种战场态势，实现兵力和火力的优化配置。
同时，网络通信技术还为武器系统的远程控制和指挥提供了可能，使得指挥官能够在远离战场的指挥中心对作战行动进行实时的指挥和控制。
3、情报侦察与监视技术情报侦察与监视技术是获取战场信息的重要手段。
通过卫星侦察、无人机侦察、雷达侦察等多种方式，能够实时获取敌方的兵力部署、武器装备、行动意图等重要情报信息。
这些信息经过处理和分析后，能够为作战决策提供有力的支持。
例如，卫星侦察可以提供大范围的地理信息和敌方军事设施的分布情况；无人机侦察则可以在低空对目标区域进行详细的侦察和监视，获取更加准确和实时的情报信息。
4、电子战技术电子战技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。
通过对敌方的电子设备进行干扰、欺骗和破坏，能够削弱敌方的作战能力，保护己方的武器系统和作战行动。
例如，电子干扰可以使敌方的雷达失效，无法准确探测己方的目标；电子欺骗可以制造虚假的目标信息，误导敌方的作战决策。
基于射频综合的雷达、敌我识别和抗干扰一体化技术摘要本文探讨了机载平台上的射频综合一体化技术，采用开放式可重构的硬件架构以及模块化动态加载的软件架构设计，通过资源调度实现硬件复用和重用以及软件的动态加载，完成雷达、敌我识别和抗干扰功能的复合。
最后给出了雷达探测、敌我识别和抗干扰的功能框图，验证了一体化设计条件下各功能的可实现性。
关键词射频综合雷达探测抗干扰敌我识别1引言飞机使用的雷达、通信、电子战等机载无线电系统通常采用独立分离的形式存在，各系统均大量专用射频传感器，各设备之间的电磁干扰对飞机的设计研制和使用带来了诸多问题，也使得各类电子设备不能最大程度的发挥自身效能，同时，分离的机载射频系统使得机载电子系统的重量、体积、功耗大大增加。
2射频综合技术机载射频综合一体化技术就是用分布式宽带多功能天线孔径取代目前数量众多的天线孔径，采用开放式、可重构的射频传感器体系架构，通过功能控制与资源管控，同时实现雷达、电子战、识别等多种射频功能。
因此，航空电子设备将更多的呈现为综合化、模块化的系统组件，通过共享系统资源并采用融合方式的信息处理，从而提高信息化战场环境下的作战效能并提升使用效费比。
机载综合射频传感器系统包括孔径综合、射频综合和软件综合三个层面：（1）孔径综合是围绕目前机载设备上天线孔径数量多的问题，采用传感器射频综合技术，在系统层面完成天线孔径综合化设计，实现多个系统共用或者复用一副天线，替代原有的多个天线的系统构型，可大幅提升不同设备天线孔径的电磁兼容能力，解决天线数量过多产生的系统问题。
（2）射频综合的目的是降低全系统的体积、重量，同时提高工作效能和系统可靠性。
射频综合采用开放式、模块化的设计方法，在顶层设计上对各子系统的同类功能进行整合，不同类型的功能进行分解并优化重组，把射频前端、信号处理单元和信息处理单元组建成具有开放式、通用化、可重构特征的新型机载任务设备。
通过系统级资源管控实时完成各种作战任务，实现雷达、电子战、探测、跟踪与识别功能。
世界航天技术论文(2)世界航天技术论文篇二世界航天工业的现状与未来摘要：航天工业是研制与生产外层空间飞行器、空间设备、武器系统以及地面保障设备的军民结合型高科技产业，主要产品包括战略导弹、运载火箭、空间飞行器、推进系统、机载设备和地面各种保障设备等。
航天工业是典型的高技术密集工业部门，反映着一个国家的科学技术和工业发展的水平。
世界航天工业经过五十多年的发展，目前规模已相当可观。
在不同程度上建立了航天工业的国家和地区已有20多个，但在能力与水平上，各国的相互差距仍然很大。
目前，世界航天工业主要分布在一些发达国家和大国，以美国最为发达，俄罗斯、欧洲和日本的航天工业也相当发达，发展中国家中，中国、印度、巴西等国的航天工业都有一定的能力和水平。
一、美国的航天工业美国的航天工业经过数十年的发展已形成了庞大的科研生产体系，从事航天工业的员工人数近百万人，其中科研和工程技术人员约占到总数的近80%。
美国从事与航天有关的研究与咨询活动的研究机构及学会等约有200多家。
按照航天产品和导弹的总体、动力系统和电子设备三大部分的主要承包商统计，约有370多家公司;如果将有关设备、仪器仪表、地面设备、电子元器件及原材料企业也计算在内，则为航天产品配套的公司有1000多家。
美国大型航天和导弹公司大多从事航空航天业务，同时经营多种业务，有雄厚的技术开发设计能力。
美国将空间开发与利用作为综合国力新的增长点，确立了发展空间能力为基本国策，不断加强国家对航天工业的协调，实施商业化空间政策，对民用和军用航天计划在技术开发、发射和服务支持方面进行最大限度的协作，并广泛参与世界范围的竞争。
美国已形成了一套比较完善的航天与导弹工业管理体制。
总统与国会为决策层，总统负责航天和导弹工业发展的战略决策和方针政策，国会进行航天和工业管理的立法，监督政府有关部门的航天和导弹工业管理工作，并通过预算拨款和政策对航天和导弹工业进行宏观调控。
国防部与国家航空航天局(NASA)为计划层，国防部是军用航天和导弹的主管部门，NASA是美国民用航天活动的政府主要管理部门，并承担部分军用航空航天计划，NASA还与其它政府部门负责商业航天规划的实施。
通信侦察系统总体设计技术潘宝凤【摘要】介绍了通信侦察系统的组成和功能,讨论了通信系统中天线、射频前端、接收机及信号处理终端等的设计方法和设计技术,分析了通信信号侦察中信号的快速搜索、截获、调制识别和高精度测向、定位等关键技术.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2011(051)006【总页数】5页(P1-5)【关键词】通信信号;侦察系统设计;调制识别;测向【作者】潘宝凤【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN9711 引言通信侦察在电子信息战中起着举足轻重的作用,目前已经研制出许多小型或大型的通信侦察系统,广泛应用于陆基、舰船、飞机、无人机、卫星平台等。
通信侦察的主要任务为电磁频谱监测、敌方通信信号技术参数和内涵情报的获取、对辐射源信号的测向、定位等。
随着民用和军用通信技术的高速发展,通信频段内的信号变得日益密集,民用、军用、不同功率、不同带宽、不同调制制式的通信信号交织在一起,使得电磁环境变得更加复杂。
另外,跳频、扩频和跳扩结合等新体制通信信号的应用,使得信号的搜索、截获和分析处理变得更加困难。
鉴于上述原因,人们对通信侦察系统的设计提出了更高的要求。
本文将介绍通信侦察系统的总体设计,并对关键技术进行讨论。
2 通信侦察系统的组成及设计2.1 通信侦察系统的组成通信侦察系统主要由侦收天线、前置低噪声放大器、射频转接网络、调谐接收机、中频转接网络、监听接收机、信号处理终端、数据存储器等组成,其组成原理框图如图1所示。
通信侦察系统的主要功能为:(1)具有通信信号频谱的全频段或分频段显示功能,能完成对目标信号的实时监视、自动搜索;(2)能够依靠人工和自动的手段实现对通信信号调制体制识别,并具有对信号的调制参数(包括调制系数、信号带宽、载频、码速率等)的测量功能,建立辐射源目标特征库;(3)能够根据信号的识别结果,实时或离线完成信号的解调,获取情报内涵信息;(4)能够对通信信号进行宽带或窄带测向,具有交汇定位功能和目标态势显示功能。
图1 通信侦察系统组成原理框图Fig.1 Block diagram of communication reconnaissance system2.2 通信侦察系统设计2.2.1 侦收天线根据侦收信号的频段和搭载平台的不同,侦收天线的形式也各不相同,一般要求具有全方位覆盖能力,具有高的天线增益,能满足平台安装适应性要求。
对于测向天线,一般还要求天线的幅相一致性较好,天线间的互耦小,安装无遮挡等。
陆基短波通信侦察系统通常采用大型的阵列天线来完成对短波通信信号的侦察和测向,船载短波通信信号的侦收天线形式主要为倒L天线和鞭状天线,后者较前者有更高的天线增益,但当信号电磁环境复杂、有强干扰信号时,容易造成射频前端饱和,产生虚假信号;倒L天线对甚长波信号的侦收效果较好,且能侦收水平极化的信号。
超短波通信信号侦察系统的天线形式较多,目前常用的有双锥天线、盘锥天线、刀形天线、有源单极子天线、对数周期天线等,前4种天线均为水平全向天线,可实现对信号的全方位侦收,适用于信号普查和电磁频谱监测。
对数周期天线为方位天线,用于对远距离、低功率信号的高灵敏度侦收。
为了确保对微弱信号的侦收效果,常常采用两副或多副天线组阵,通过波束合成方法提高天线的增益,构成高增益天线,其增益可达10～20dBi。
另外,为了保证对信号的全方位高增益侦收,通常使用带旋转平台的方位天线,也可将多副方位天线进行布阵,使得每副天线对应不同方位,实现对信号的360°侦收。
对于短波、超短波信号的测向通常采用天线阵的形式。
实际工程项目中,通常采用多副天线来满足侦察系统的要求。
2.2.2 射频前端射频前端通常包括前置低噪声放大器、射频转接网络和中频转接网络,其性能设计的好坏将影响后端信号的接收质量。
(1)前置低噪声放大器前置低噪声放大器是整个接收通道最关键的模块,其主要功能是在引入尽量低的噪声的前提下,为后面各级提供足够的增益。
前置低噪声放大器组件通常要求紧挨着天线安装,以减少信号传输带来的损耗,其指标包括抗烧毁功率、工作频率、增益、噪声系数、1 dB压缩点等。
由于前置低噪声放大器通常为宽开的,当侦收频段内存在大功率信号时,容易引起整个接收链路的饱和,噪声基底抬高,侦收的弱信号淹没在噪声里,同时产生虚假信号。
在实际使用时,通常设置一个旁路开关,当侦收电磁环境中存在大功率信号时,可将前置低噪声放大器旁路,以保证对监测频段内所有信号的正常接收。
另外,需合理设计放大器的增益,尽量提高其1 dB压缩点;也可在保证整个系统噪声系数的前提下,采取在放大器前端加陷波器的方式,将已知大功率干扰频段的信号抑制,如移动通信频段的信号。
(2)转接网络射频转接网络将各副天线接收下来的射频信号进行放大、功分、转接,根据侦测终端的需求,将其指定天线的信号送到后端对应的接收机单元。
通过射频转接网络可实现天线资源的共享,后端侦测设备可根据需要灵活选择天线。
中频转接网络将调谐接收机输出的中频信号进行放大、功分、转接,将接收到的中频信号送到要求对其进行侦收处理的终端处理设备,可以实现接收机资源的共享和灵活分配应用。
转接网络主要由功分器、选择开关、放大器等组成。
转接网络的主要技术指标包括输入/输出路数、工作频率、增益、1 dB压缩点、开关隔离度等,设计时需重点关注隔离度指标,否则会引起不同信道间信号的串扰,影响信号的侦收质量。
(3)接收机监听接收机通常采用窄带超外差体制,能对接收到的AM、FM、SSB等常规模拟通信信号进行解调,输出音频信号,进行监听。
调谐接收机将接收到的信号进行滤波、放大和变频,输出中频信号到中频转接矩阵。
目前工程中常用的调谐接收机也为超外差式接收机,具有宽带和窄带接收功能。
短波宽带最大侦收瞬时带宽一般设计为1MHz或500kHz,超短波为12 MHz、20MHz或60MHz。
接收机带宽越宽,搜索速度越快,但邻道干扰大,信号侦收灵敏度低,且信道容易饱和,使得信号失真或发生交调现象,噪声基底抬高,产生虚假信号,接收信噪比下降。
无虚假响应动态范围是接收机的一个重要性能指标,常用双音信号来测试,称为双音动态范围。
它表征了接收机在大的干扰信号存在下,对小信号的接收能力。
要设计双音动态范围大的接收机,必须合理分配各级增益,链路余量适宜、各级均衡,并着重考虑末级、末前级放大器的三阶截点及增益大小[1]。
另外,接收机设计时前端需加预选滤波器,其作用是减小射频输入带宽,尽可能地抑制不需要频谱的信号,减少组合干扰。
2.2.3 信号处理终端信号处理终端是通信侦察系统的核心处理单元,主要对前端接收设备进行监控,完成电磁信号频谱显示及信号搜索、信号的调制分析、参数测量、信号的解调、数据采集存储、编码分析等功能。
通常要求采用模块化、标准化设计,使用统一的硬件平台通过加载不同的软件实现不同的处理功能,这样可提高设备的可靠性,增加系统的可扩展性和灵活性,以满足不同任务的需求。
信号处理终端一般采用多个信号处理板加计算机的硬件结构。
信号处理板主要由FPGA、DSP、存储芯片、计算机总线接口芯片、网络通信芯片等组成。
目前最常用是CPCI总线型计算机。
随着通信侦察技术的发展和小型化、一体化设计需求的增强,人们对信号处理能力和信号的传输速度要求越来越高,CPCI总线传输速度已经成了制约信号处理终端发展的瓶颈。
近年来,许多新的高速数据总线相继推出,如PCI Express 2.0和PXI-E高速数据总线,两种数据总线应用设计技术已日趋成熟,已有一些成熟产品,相信不久的将来会在工程中得到广泛的应用[2]。
3 通信信号侦察的关键技术3.1 通信信号的快速搜索、截获通信侦察作为非协同方,我们事先不是总能知道所感兴趣信号的位置,而且也不知道这些信号何时出现,工作在哪个频点或频段,它们混杂在几十个、上百个无用信号或干扰信号中,有些还可能淹没在噪声里,因此,对信号的搜索、截获是通信侦察要解决的首要任务。
通信信号的搜索、截获处理流程如图2所示。
图2 通信信号的搜索、截获处理流程Fig.2 Flow chart for search and intercept of communication signal理想的信号搜索需要极高的搜索速度和高的频域分辨率,搜索速度越快,就越有可能捕获到持续时间较短的信号;高的频域分辨率更能看清频谱的细节,发现信号,特别是那些在大信号位置附近或接近基底噪声的低电平信号。
影响信号搜索速度的系统因素有很多,包括天线的波束宽度、接收机的瞬时带宽和频率切换时间、频谱分析的处理时间、信号检测的准则及判决时间等。
采用宽波束天线进行宽带接收、多处理器并行处理和快速、有效的信号检测算法等均可提高信号的搜索速度。
实际应用中,还将多个宽开信道联合,采用频率拼接的方案来实现信号的超宽带步进搜索,进一步提高信号的搜索速度,如由5个12 MHz的接收信道拼接成60MHz的瞬时扫描带宽。
影响信号频率分辨率的因素主要包括信号的持续时间、FFT的点数、采样速率。
采样速率又与信号的分析带宽即接收机的瞬时带宽有关。
要获取高的频率分辨率,要求低的采样速率、足够大的FFT点数,此时要耗费较长的信号处理时间,从而降低信号搜索速度。
因此,系统设计时两者必须综合考虑。
信号检测和判决是最终发现信号,完成信号搜索、截获的必要手段。
通常采用以下技术手段来实现信号的检测。
(1)固定门限检测在全景谱上人工设置一信号幅度门限,当信号超过该门限时,即停止扫描或将该信号的频率记录在信号列表或信号数据库中,并可启动自动存储功能完成数据的存储。
(2)进行频率规划和滤波预先设置感兴趣的频段或组合频率点,只对上述频点或频率范围内出现的信号进行检测,剔除非感兴趣频段或频点的信号。
(3)自适应门限检测采用相关算法,根据噪声谱线的分布特征估计出自适应检测门限。
(4)其它检测手段对过门限信号的频谱进行分析,根据信号的频谱形状、带宽、峰值等来区分是否为感兴趣的信号;对特殊的信号如Link16信号等,必须根据信号的组合特征进行综合分析、识别,实现对信号的检测和截获。
文献[3]针对宽带数字式搜索接收机信号处理中的高分辨率谱估计和弱信号漏检问题,提出一种有效的信号检测方法。
安捷伦公司近年推出的E3238S(黑鸟)信号监测设备采用了电平判决、电磁环境背景判决、噪声自适应判决、用户定义判决4种能量判决方法和频谱形状相关判决、峰值判决、调制类型判决和模板判决4种信号判决方法,快速有效地实现了对空中瞬态信号的搜索、发现[4],其设计技术值得借鉴和学习。
3.2 通信信号的调制识别通信信号的调制识别是近来信号处理领域的热门课题,在这方面有大量的文献资料,提出了很多新的思路和方法。
