一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统及其实现方法，包括：信号接收模块，接收来自UMTS基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至所述软件模块；软件模块，包括第一至第十二子模块，对第一信号和第二信号进行一系列处理，获得低空目标图像；并通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。本发明专利技术可以解决现有低空目标预警系统价格高，侦察能力弱的问题。

A Low Altitude Target Early Warning System Based on WCDMA Signal and Its Implementation

The invention relates to a low altitude target early warning system based on WCDMA signal and its implementation method, including: signal receiving module, receiving the first radio frequency signal transmitted from UMTS base station and the second radio frequency signal returned from observation area, and outputting the first signal and the second signal after amplification, filtering and analog-to-digital conversion; The first signal and the second signal output by the signal receiving module are transmitted to the software module; the software module, including the first to twelfth sub-modules, processes the first signal and the second signal in a series to obtain the low-altitude target image; and carries out the target shape, position and attitude in the low-altitude target image. Extract and obtain early warning information. The invention can solve the problems of high price and weak reconnaissance ability of the existing low altitude target early warning system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统及其实现方法
本专利技术涉及一种低空目标预警系统及其实现方法，具体涉及一种采用WCDMA信号进行低空目标预警的系统及其实现方法，属于安防

技术介绍
低空目标预警系统是一类能够对在地球表面近距离运动的目标进行探测并获取其二维图像的系统，在国防领域有着广泛的应用。现有的低空目标预警相关的技术方案如《CN-106199591-探测精度高的低空预警雷达》，《CN105974408一种低空预警雷达》等皆采用主动式光电信号，其缺点主要包括：(1)上述系统属于主动式系统，系统包括发射机和接收机，成本较高。(2)上述系统的照射角度单一，对隐身目标的侦察能力较弱。因此，如何降低系统价格以及如何提高对隐身目标的侦察能力是亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是：提供一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统及其实现方法，以解决系统价格高，侦察能力弱的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自UMTS基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，消除时间和频率误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，完成信道特征重构，消除多路径误差，进行能量倍增，输出第二处理信号；所述第四模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，进行层解码，数字解调制，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，获得空口承载的比特信息，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行处理并结合WCDMA标准共享帧结构，输出参考信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号、第一子模块输出的第二基带信号、坐标接收模块获取的系统实时坐标以及UMTS基站坐标进行成像处理，获取观测区域的图像。所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第五处理信号；所述第八子模块，用于对第五处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第九子模块的处理流程，分别获得第二、......、第n图像；所述第十一子模块，用于对所述第一、第二、......、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十二子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。进一步地，所述第二子模块，包括时频误差补偿组件，电压偏移补偿组件、正交失配补偿组件，其中：所述时频误差补偿组件用于获取所述第一基带信号的采样时间和频率偏移，并进行补偿；所述电压偏移补偿组件用于获取所述时频误差补偿组件输出信号的电压分量偏移，并进行补偿；所述正交失配补偿组件用于获取所述电压偏移估计组件输出信号同向分量和正交分量的失配，并进行补偿，进而获得第一处理信号。进一步地，所述第三子模块包括信道特征重构组件，多路径误差补偿组件，随机码生成组件和信号倍增组件，其中：所述信道特征重构组件用于获取WCDMA信道的每个空口符号的时域脉冲响应；所述多路径误差补偿组件用于获取多路径抽头分量，并进行同步处理；所述随机码生成组件用于产生信号倍增根符号；所述信号倍增组件用于通过对所述第一处理信号和所述信号倍增根符号进行滤波处理，获得第二处理信号。进一步地，所述第四子模块包括层解码组件，数字解调制组件，其中：所述层解码组件，根据所述时域脉冲响应，对所述第二处理信号进行降秩处理，获得WCDMA符号向量；所述数字解调制组件对所述WCDMA符号向量进行数字解调制，获得第三处理信号。进一步地，所述第五子模块包括信道解码组件以及解扰码组件，其中：所述信道解码组件对所述第三处理信号进行信道解码，获得信道解码符号向量；所述解扰码组件对所述信道解码符号向量进行解扰码处理，获得第四处理信号。进一步的，所述第六子模块包括帧结构生成组件及资源映射组件，其中：所述帧结构生成组件产生WCDMA信号的时域子帧信号；所述资源映射组件将第四处理信号和所述时域子帧信号进行资源映射，获得参考信号。进一步的，所述第七子模块包含距离向滤波组件，对所述参考信号和所述第二基带信号，以行为单位，进行一维时域滤波，获得第五处理信号。进一步的，所述第八子模块包括第一计算组件和第二计算组件，其中：所述第一计算组件计算第五处理信号相邻行对应位置的数值的平均差，获得平均差向量；所述第二计算组件对所述第五处理信号，以行为单位，以平均差向量的值为参考值，进行信号时间延迟处理，获得第六处理信号。进一步的，所述第九子模块包括第三计算组件和第四计算组件，其中：所述第三计算组件对所述第六处理信号相邻行对应位置的数值进行乘加计算，获得累积向量；进而对所述累积向量归一化，获得归一化累积向量，进而将归一化累积向量进行角度计算，获得角度向量；所述第四计算组件对所述第六处理信号，以行为单位，以角度向量为参考值，进行信号相位补偿，获得第七处理信号。进一步的，所述第十子模块包括傅立叶逆变换组件和存储组件，其中：所述傅立叶逆变换组件，对所述第七处理信号，以列为单位，进行傅立叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照从所述第二子模块到所述第九子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；所述存储组件分别对第一、第二、……、第n图像进行存储。进一步的，所述第十一子模块包括分割组件和聚合组件，其中：所述分割组件分别对第一、第二、……、第n图像进行分割，获得主要区域图像和次要区域图像；所述聚合组件对所述主要区域图像和次要区域图像进行聚合计算，获得低空目标图像。一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述低空目标预警系统搭载在地面上，用于接收所述第一射频信号的第一天线和接收所述第二射频信号的第二天线均指向天空，系统启动，所述低空目标预警系统开始工作；(2)所述通信模块将第一信号和第二信号采集起来，并传输至所述软件模块；(3)所述第一子模块对所述第一信号和所述第二信号进行频率转换，从射频信号转换到基带信号，获得第一基带信号和第二基带信号；(4)所述第二子模块对所述第一基带信号进行第一处理，消除时间和频率误差，获得第一处理信号；(5)所述第三子模块对所述第一处理信号进行第二处理，完成信道特征重构，消除多路径误差，提高所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自UMTS基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，消除时间和频率误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，完成信道特征重构，消除多路径误差，进行能量倍增，输出第二处理信号；所述第四模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，进行层解码，数字解调制，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，获得空口承载的比特信息，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行处理并结合WCDMA标准共享帧结构，输出参考信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号、第一子模块输出的第二基带信号、坐标接收模块获取的系统实时坐标以及UMTS基站坐标进行成像处理，获取观测区域的图像。所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第五处理信号；所述第八子模块，用于对第五处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第九子模块的处理流程，分别获得第二、......、第n图像；所述第十一子模块，用于对所述第一、第二、......、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十二子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自UMTS基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，消除时间和频率误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，完成信道特征重构，消除多路径误差，进行能量倍增，输出第二处理信号；所述第四模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，进行层解码，数字解调制，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，获得空口承载的比特信息，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行处理并结合WCDMA标准共享帧结构，输出参考信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号、第一子模块输出的第二基带信号、坐标接收模块获取的系统实时坐标以及UMTS基站坐标进行成像处理，获取观测区域的图像。所述第七子模块，用于对第六子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第五处理信号；所述第八子模块，用于对第五处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第九子模块的处理流程，分别获得第二、......、第n图像；所述第十一子模块，用于对所述第一、第二、......、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十二子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。2.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第二子模块，包括时频误差补偿组件，电压偏移补偿组件、正交失配补偿组件，其中：所述时频误差补偿组件用于获取所述第一基带信号的采样时间和频率偏移，并进行补偿；所述电压偏移补偿组件用于获取所述时频误差补偿组件输出信号的电压分量偏移，并进行补偿；所述正交失配补偿组件用于获取所述电压偏移估计组件输出信号同向分量和正交分量的失配，并进行补偿，进而获得第一处理信号；所述第三子模块包括信道特征重构组件，多路径误差补偿组件，随机码生成组件和信号倍增组件，其中：所述信道特征重构组件用于获取WCDMA信道的每个空口符号的时域脉冲响应；所述多路径误差补偿组件用于获取多路径抽头分量，并进行同步处理；所述随机码生成组件用于产生信号倍增根符号；所述信号倍增组件用于通过对所述第一处理信号和所述信号倍增根符号进行滤波处理，获得第二处理信号；所述第四子模块包括层解码组件，数字解调制组件，其中：所述层解码组件，根据所述时域脉冲响应，对所述第二处理信号进行降秩处理，获得WCDMA符号向量；所述数字解调制组件对所述WCDMA符号向量进行数字解调制，获得第三处理信号。3.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第五子模块包括信道解码组件以及解扰码组件，其中：所述信道解码组件对所述第三处理信号进行信道解码，获得信道解码符号向量；所述解扰码组件对所述信道解码符号向量进行解扰码处理，获得第四处理信号；所述第六子模块包括帧结构生成组件及资源映射组件，其中：所述帧结构生成组件产生WCDMA信号的时域子帧信号；所述资源映射组件将第四处理信号和所述时域子帧信号进行资源映射，获得参考信号；所述第七子模块包含距离向滤波组件，对所述参考信号和所述第二基带信号，以行为单位，进行一维时域滤波，获得第五处理信号。4.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第八子模块包括第一计算组件和第二计算组件，其中：所述第一计算组件计算第五处理信号相邻行对应位置的数值的平均差，获得平均差向量；所述第二计算组件对所述第五处理信号，以行为单位，以平均差向量的值为参考值，进行信号时间延迟处理，获得第六处理信号；所述第九子模块包括第三计算组件和第四计算组件，其中：所述第三计算组件对所述第六处理信号相邻行对应位置的数值进行乘加计算，获得累积向量；进而对所述累积向量归一化，获得归一化累积向量，进而将归一化累积向量进行角度计算，获得角度向量；所述第四计算组件对所述第六处理信号，以行为单位，以角度向量为参考值，进行信号相位补偿，获得第七处理信号。5.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第十子模块包括傅立叶逆变换组件和存储组件，其中：所述傅立叶逆变换组件，对所述第七处理信号，以列为单位，进行傅立叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照从所述第二子模块到所述第九子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；所述存储组件分别对第一、第二、……、第n图像进行存储；所述第十一子模块包括分割组件和聚合组件，其中：所述分割组件分别对第一、第二、……、第n图像进行分割，获得主要区域图像和次要区域图像；所述聚合组件对所述主要区域图像和次要区域图像进行聚合计算，获得低空目标图像。6.一种基于WCDMA信号的低空目标预警系统的实现方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述低空目标预警系统搭载在地面上，用于接收所述第一射频信号的第一天线和接收所述第二射频信号的第二天线均指向天空，系统启动，所述低空目标预警系统开始工作；(2)所述通信模块将第一信号和第二信号采集起来，并传输至所述软件模块；(3)所述第一子模块对所述第一信号和所述第二信号进行频率转换，从射频信号转换到基带信号，获得第一基带信号和第二基带信号；(4)所述第二子模块对所述第一基带信号进行第一处理，消除时间和频率误差，获得第一处理信号；(5)所述第三子模块对所述第一处理信号进行第二处理，完成信道特征重构，消除多路径误差，提高所述第一处理信号功率，获得第二处理信号；(6)所述第四子模块对所述第二处理信号进行第三处理，进行层解码，数字解调制，获得第三处理信号；(7)所述第五子模块对所述第三处理信号进行第四处理，提取空口承载的比特信息，获得第四处理信号；(8)所述第六子模块对所述第四处理信号进行调制编码并结合WCDMA标准帧结构，获得参考信号；(9)所述第七子模块对第六子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第五处理信号；(10)所述第八子模块对第五处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第六处理信号；(11)所述第九子模块对第六处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第七处理信号；(12)所述第十子模块对第七处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个UMTS基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第九子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；(13)所述第十一子模块对所述第一、第二、……、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；(14)所述第十二子模块通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。7.根据权利要求6所述的基于WCDMA信号的低空目标预警系统的实现方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾张帆，邢赛楠，潘永才，刘文超，周艳玲，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42