基于OFDM的无线电近感探测方法及探测智能化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于OFDM的无线电近感探测方法及探测智能化方法，尤其涉及应用于无线电近感探测器目标距离估计的方法，属于无线电近感探测领域。本发明专利技术的一种基于OFDM的无线电近感探测方法，能够实现无线电近感探测器的目标距离估计，具有下述优点：(1)不需要附加额外的硬件实现探测子系统和通信子系统一体化，有效减小无线电近感探测器的尺寸、重量和功耗；(2)距离估算过程与具体发射数据无关，发射数据具有随机性因此不易被干扰机识别，提高无线电近感探测器的抗干扰性能。本发明专利技术还公开一种基于OFDM的无线电近感探测智能化方法，基于OFDM的无线电近感探测方法实现无线电近感探测器目标距离估计的基础上，还能够提高无线电近感探测器的智能化水平。

Radio proximity sensing method and detection intelligent method based on OFDM

The invention relates to a radio proximity sensing method based on OFDM and an intelligent detection method, in particular to a method for estimating the distance of a radio proximity sensor target, belonging to the field of radio proximity sensing. The invention of a proximity detection method based on OFDM radio, radio proximity detector can realize the target distance estimation, has the following advantages: (1) does not require additional hardware detection subsystem and communication subsystem integration, effectively reduce the radio proximity detector size, weight and power consumption; (2) the distance estimation process and specific emission data to transmit data with random interference so it is not easy to be identified, to improve the anti-jamming performance of radio proximity detector. The invention also discloses a proximity detection method based on Intelligent OFDM radio, OFDM radio proximity radio proximity detector based on target distance estimation method based on detection, can improve the intelligence level of radio proximity detector.

【技术实现步骤摘要】
基于OFDM的无线电近感探测方法及探测智能化方法
本专利技术涉及一种基于OFDM的无线电近感探测方法及探测智能化方法，尤其涉及一种应用于无线电近感探测器目标距离估计的方法，属于无线电近感探测领域。
技术介绍
传统无线电近感探测器是利用电磁波环境信息感知目标，在距目标最佳作用点处输出启动信号的一种装置或系统，其基本作用是发射电磁波、接收目标回波，并利用各种信号处理手段求解目标距离信息。随着科技进步和时代发展，防务平台面临新的挑战，特别是导引一体化与智能弹药的发展趋势要求未来无线电近感探测器不仅要具备基本的探测功能，还需要有一定的通信功能，而线性调频连续波(LinearFrequencyModulatedContinuousWave，LFMCW)等传统意义上的无线电近感探测体制难以满足这一要求。另一方面，在无线电近感探测器中加入单独的通信子系统势必会增大无线电近感探测器的体积、重量和功耗。相比之下，对通信相关技术加以研究作为无线电近感探测器目标距离估计方法更具优势，这样，无线电近感探测器不再需要单独的通信子系统，完全由软件决定执行探测功能或通信功能。为实现探测和通信一体化，关键是无线电近感探测器的发射基带信号波形设计和从目标回波信号中提取距离信息的方法。OFDM具有频谱利用率高，抗多径效应，系统参数选择灵活，可采用离散傅里叶变换对实现快速调制与解调等特点，已经广泛应用于数字音/视频广播、无线局域网以及第四代移动通信系统中。已有学者研究OFDM在雷达领域的应用，但由于无线电近感探测器的作用距离较近，交会时间窗口短，与普通雷达工作所面对的远距离情况有所不同。无线电近感探测器对探测算法除了在距离分辨率、抗干扰等方面有严格要求外，必须要易于实现，现有基于OFDM的雷达探测方法难以满足这一要求。
技术实现思路
针对现有技术中无线电近感探测方法存在的下述不足：(1)现有基于LFMCW的无线电近感探测方法不具备通信功能，不能满足无线电近感探测器网络化和智能化发展的通信要求；(2)无线电近感探测器的作用距离较近，交会时间窗口短，与普通雷达工作所面对的远距离情况有所不同，无线电近感探测器对探测算法除了在距离分辨率、抗干扰等方面有严格要求外，探测算法还必须要易于实现，现有基于OFDM的雷达探测方法难以满足上述要求。本专利技术公开的一种基于OFDM的无线电近感探测方法要解决的技术问题是实现无线电近感探测器的目标距离估计，同时具有下述优点：(1)无线电近感探测器不需要附加额外的硬件组成来实现通信功能，实现探测子系统和通信子系统一体化，同时有效减小无线电近感探测器的尺寸、重量和功耗；(2)距离估算过程与具体发射数据无关，发射数据具有随机性因此不易被干扰机识别，提高无线电近感探测器的抗干扰性能。本专利技术还公开一种基于OFDM的无线电近感探测智能化方法，在本专利技术公开的一种基于OFDM的无线电近感探测方法实现无线电近感探测器目标距离估计的基础上，还能够提高无线电近感探测器的智能化水平，保持无线电近感探测器硬件平台不变，在无线电近感探测器的信号处理算法模块中增加工作模式选择功能，通过软件编程选择探测模式或通信模式来实现相应的探测功能或通信功能，无线电近感探测器不需要附加额外的硬件组成来实现通信功能，实现探测子系统和通信子系统一体化；无线电近感探测器重复选择探测模式或通信模式，利用探测功能获取目标距离信息，利用通信功能将探测到的目标距离信息以及自身状态信息等数据进行传输，实现无线电近感探测器与探测网络中其他探测节点之间的协同工作，达到提高无线电近感探测器智能化水平的目的。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：本专利技术公开的一种基于OFDM的无线电近感探测方法，根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离RMUTR的要求，预先设定OFDM系统参数和发射复调制符号D(k)，确定无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)；无线电近感探测器接收经目标反射的回波信号，对接收端OFDM基带脉冲信号y(t)进行OFDM解调得到接收复调制符号Dr(k)；利用发射复调制符号D(k)和接收复调制符号Dr(k)计算信道传递函数Idiv(k)；对信道传递函数Idiv(k)进行IDFT变换得到h(n)；由h(n)的模取最大值时所对应的n值计算目标距离，实现无线电近感探测器目标距离估计的目的。本专利技术公开的一种基于OFDM的无线电近感探测方法，包括以下步骤：步骤(1)，根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示关系，预先设定OFDM系统参数和发射复调制符号D(k)，确定无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)。且RMUTR>Rmax(2)其中：Rmax为无线电近感探测器所执行探测任务的最大探测距离，所述预先设定的OFDM系统参数包括：OFDM基带信号子载波个数N、子载波频率间隔Δf以及循环前缀长度Tg，其中子载波频率间隔Δf必须满足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c为目标相对运动产生的多普勒频移，vrel为目标相对运动速度，fc为载波频率，循环前缀长度Tg必须满足Tg＞＞2Rmax/c。所述无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)的表达式如式(3)所示：其中，fk＝kΔf为第k个子载波频率，T＝1/Δf为基本OFDM符号持续时间、不计入循环前缀长度Tg。步骤(2)，根据步骤(1)中无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)，得到经目标反射到达无线电近感探测器接收端的OFDM基带脉冲信号y(t)，对接收端OFDM基带脉冲信号y(t)进行OFDM解调得到接收复调制符号Dr(k)。所述接收端OFDM基带脉冲信号y(t)和接收复调制符号Dr(k)的表达式如式(4)所示：其中，R为目标距离，当载波频率fc远大于子载波频率间隔Δf时，各个子载波的多普勒频移近似相等，Tsym＝T+Tg为包含循环前缀长度的OFDM符号持续时间，接收复调制符号Dr(k)包含了目标距离R和相对运动引起的全部失真信息。步骤(3)，根据步骤(1)中发射复调制符号D(k)和步骤(2)中接收复调制符号Dr(k)，计算信道传递函数Idiv(k)。所述信道传递函数Idiv(k)的计算公式如式(5)所示：上述信道传递函数Idiv(k)的计算公式中通过运算消去了发射复调制符号D(k)，即距离估算过程与具体发射数据无关，由于发射数据具有随机性因此不易被干扰机识别，从而提高无线电近感探测器抗干扰能力。步骤(4)，根据步骤(3)中信道传递函数Idiv(k)计算h(n)。所述h(n)通过对信道传递函数Idiv(k)进行离散傅里叶逆变换(IDFT)得到，h(n)的计算公式为：其中，l(n)＝n-2NΔfR/c。步骤(5)，根据步骤(4)中h(n)计算目标距离R，即实现无线电近感探测器的目标距离估计。所述目标距离R的计算公式如式(7)所示：其中，n为所述步骤(4)得到的h(n)的模取最大值时所对应的n值。本专利技术还公开一种基于OFDM的无线电近感探测智能化方法，在所述的一种基于OFDM的无线电近感探测方法实现无线电近感探测器目标距离估计的基础上，还能够提高无线电近感探测器的智能化水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于OFDM的无线电近感探测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)，根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离R

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDM的无线电近感探测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)，根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示关系，预先设定OFDM系统参数和发射复调制符号D(k)，确定无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)；且RMUTR>Rmax(2)其中：Rmax为无线电近感探测器所执行探测任务的最大探测距离，所述预先设定的OFDM系统参数包括：OFDM基带信号子载波个数N、子载波频率间隔Δf以及循环前缀长度Tg，其中子载波频率间隔Δf必须满足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c为目标相对运动产生的多普勒频移，vrel为目标相对运动速度，fc为载波频率，循环前缀长度Tg必须满足Tg＞＞2Rmax/c；所述无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)的表达式如式(3)所示：其中，fk＝kΔf为第k个子载波频率，T＝1/Δf为基本OFDM符号持续时间、不计入循环前缀长度Tg；步骤(2)，根据步骤(1)中无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)，得到经目标反射到达无线电近感探测器接收端的OFDM基带脉冲信号y(t)，对接收端OFDM基带脉冲信号y(t)进行OFDM解调得到接收复调制符号Dr(k)；所述接收端OFDM基带脉冲信号y(t)和接收复调制符号Dr(k)的表达式如式(4)所示：其中，R为目标距离，当载波频率fc远大于子载波频率间隔Δf时，各个子载波的多普勒频移近似相等，Tsym＝T+Tg为包含循环前缀长度的OFDM符号持续时间，接收复调制符号Dr(k)包含了目标距离R和相对运动引起的全部失真信息；步骤(3)，根据步骤(1)中发射复调制符号D(k)和步骤(2)中接收复调制符号Dr(k)，计算信道传递函数Idiv(k)；所述信道传递函数Idiv(k)的计算公式如式(5)所示：上述信道传递函数Idiv(k)的计算公式中通过运算消去了发射复调制符号D(k)，即距离估算过程与具体发射数据无关，由于发射数据具有随机性因此不易被干扰机识别，从而提高无线电近感探测器抗干扰能力；步骤(4)，根据步骤(3)中信道传递函数Idiv(k)计算h(n)；所述h(n)通过对信道传递函数Idiv(k)进行离散傅里叶逆变换(IDFT)得到，h(n)的计算公式为：其中，l(n)＝n-2NΔfR/c；步骤(5)，根据步骤(4)中h(n)计算目标距离R，即实现无线电近感探测器的目标距离估计；所述目标距离R的计算公式如式(7)所示：其中，n为所述步骤(4)得到的h(n)的模取最大值时所对应的n值。2.一种基于OFDM的无线电近感探测方法，其特征在于：根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离RMUTR的要求，预先设定OFDM系统参数和发射复调制符号D(k)，确定无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)；无线电近感探测器接收经目标反射的回波信号，对接收端OFDM基带脉冲信号y(t)进行OFDM解调得到接收复调制符号Dr(k)；利用发射复调制符号D(k)和接收复调制符号Dr(k)计算信道传递函数Idiv(k)；对信道传递函数Idiv(k)进行IDFT变换得到h(n)；由h(n)的模取最大值时所对应的n值计算目标距离，实现无线电近感探测器目标距离估计的目的。3.一种基于OFDM的无线电近感探测智能化方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1，根据无线电近感探测器所执行探测任务选择探测模式或通信模式；步骤2，根据步骤1所选择的探测模式或通信模式实现相应的通信功能或探测功能；步骤2.1，实现基于OFDM的无线电近感探测功能；步骤(1)，根据无线电近感探测器所执行探测任务对探测算法距离分辨率ΔR和最大不模糊距离RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示关系，预先设定OFDM系统参数和发射复调制符号D(k)，确定无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)；且RMUTR>Rmax(2)其中Rmax为无线电近感探测器所执行探测任务的最大探测距离，所述预先设定的OFDM系统参数包括：OFDM基带信号子载波个数N、子载波频率间隔Δf以及循环前缀长度Tg，其中子载波频率间隔Δf必须满足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c为目标相对运动产生的多普勒频移，vrel为目标相对运动速度，fc为载波频率，循环前缀长度Tg必须满足Tg＞＞2Rmax/c；所述无线电近感探测器发射端OFDM基带脉冲信号x(t)的表达式如式(3)所示：其中，fk＝kΔf为第k个子载波频率，T＝1/Δf为基本OFDM符号持续时间、不计入循环前...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立新，摆冬冬，陈佳文，苏鑫，陈玉龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11