一种基于WCDMA信号的夜视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信号的夜视系统及其实现方法，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所述软件模块；坐标接收模块，用于获取夜视系统的实时坐标，并传输至软件模块；软件模块，包括第一至第七子模块，用于对第一信号和第二信号进行一系列处理，并结合坐标接收模块获取的系统实时坐标以及UMTS基站坐标进行二维时域滤波处理，获取观测区域的图像。本发明专利技术可以解决现有夜视系统图像分辨率低、系统价格高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WCDMA信号的夜视系统及其实现方法
本专利技术涉及一种基于WCDMA信号的夜视系统及其实现方法，具体涉及一种采用WCDMA信号进行夜间目标成像的系统及其实现方法，属于安防

技术介绍
夜视系统是一类帮助用户在夜间获得视线的辅助系统，常用于汽车，使得驾驶者在夜间或光线微弱的情况下获得前方路况信息，能够给驾驶者对前方潜在威胁提供预警。现有的夜视相关的技术方案如《CN-201520869666-车载夜视系统》，《CN201720709058一种车载夜视系统》等皆采用红外成像技术，其缺点主要包括：(1)红外夜视成像系统属于主动式系统，包括红外信号发射机和接收机，成本较高。(2)如果物体的温度对比度低，红外夜视系统产生的图像分辨率较差。因此，如何降低系统价格以及如何提高物体温度对比度低时的图像分辨率是亟待解决的问题。
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信号的夜视系统及其使用方法，以解决图像分辨率低、系统价格高的问题。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信号的夜视系统，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所述软件模块；坐标接收模块，用于获取夜视系统的实时坐标，并传输至软件模块；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。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，所述第七子模块包括距离向时域滤波组件，成像场景矩阵重构组件和方位向时域滤波组件，其中：所述距离向时域滤波组件对参考信号和第二基带信号进行距离向时域滤波，获得距离压缩信号；所述成像场景矩阵重构组件对成像场景中的目标像素点进行几何计算，获得成像场景矩阵；所述方位向时域滤波组件对系统坐标，UMTS基站坐标和成像场景矩阵进行几何计算，获得方位向参考信号；进而对所述距离压缩信号和方位向参考信号进行方位向时域滤波，获得观测区域的二维图像。一种基于WCDMA信号的夜视系统的实现方法，采用如上所述的基于WCDMA信号的夜视系统，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述夜视系统搭载在车辆上，用于接收所述第一射频信号的第一天线指向天空，用于接收所述第二射频信号的第二天线指向车辆前方，车辆启动，所述夜视系统上电开始工作；(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)所述坐标接收模块获取车辆所在实时位置，并传输至所述软件模块；(4)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；(5)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；(6)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；(7)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；(8)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；(9)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；(10)所述第七子模块将UMTS基站坐标，系统实时坐标，所述参考信号和第一子模块输出的第二基带信号进行成像处理，获得观测区域的图像。进一步地，所述第二子模块的实现方法包括：S200，对所述第一基带信号进行时间误差补偿，具体包括：对所述第一基带信号，按照一个WCDMA子帧长度为处理单位，进行时域滤波，产生最大峰值和所述最大峰值对应的时间门信息；进而除去第一基带信号中先于所述时间门信息的信号，保留后续的信号，即为第一补偿信号；S210，对所述最大峰值进行频率误差补偿，具体包括，对所述每个处理单位的最大峰值信息，进行相位提取，获得峰值相位向量；进而对峰值相位向量进行差分操作，获得频率误差向量；进而在第一补偿信号中将其除去，获得第二补偿信号；S220，对所述第二补偿信号进行电压偏移估计，具体包括：对所述第二补偿信号，按照一个WCDMA子帧长度为处理单位，计算其均方根幅度值，获得电压偏移；进而对所述第二补偿信号减去所述电压偏移，获得第三补偿信号；S230，对所述第三补偿信号进行正交失配估计，具体包括：对所述第三补偿信号，按照一个WCDMA符号为处理单位，计算所述第三补偿信号同向分量与所述第三补偿信号正交分量的失配值；进而对所述第三补偿信号的正交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于WCDMA信号的夜视系统，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所述软件模块；坐标接收模块，用于获取夜视系统的实时坐标，并传输至软件模块；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。...

【技术特征摘要】
1.一种基于WCDMA信号的夜视系统，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所述软件模块；坐标接收模块，用于获取夜视系统的实时坐标，并传输至软件模块；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。2.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的夜视系统，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。3.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的夜视系统，其特征在于：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；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。4.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的夜视系统，其特征在于：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。5.根据权利要求1所述的基于WCDMA信号的夜视系统，其特征在于：所述第七子模块包括距离向时域滤波组件，成像场景矩阵重构组件和方位向时域滤波组件，其中：所述距离向时域滤波组件对参考信号和第二基带信号进行距离向时域滤波，获得距离压缩信号；所述成像场景矩阵重构组件对成像场景中的目标像素点进行几何计算，获得成像场景矩阵；所述方位向时域滤波组件对系统坐标，UMTS基站坐标和成像场景矩阵进行几何计算，获得方位向参考信号；进而对所述距离压缩信号和方位向参考信号进行方位向时域滤波，获得观测区域的二维图像。6.一种基于WCDMA信号的夜视系统的实现方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的基于WCDMA信号的夜视系统，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述夜视系统搭载在车辆上，用于接收所述第一射频信号的第一天线指向天空，用于接收所述第二射频信号的第二天线指向车辆前方，车辆启动，所述夜视系统上电开始工作；(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)所述坐标接收模块获取车辆所在实时位置，并传输至所述软件模块；(4)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；(5)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；(6)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；(7)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；(8)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；(9)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WC...

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