一种基于超视距微波的探测方法技术

公开了一种基于超视距微波的探测方法，包括使用模拟接收机通过放大、混频和滤波操作将所述射频信号转化为中频信号和使用数字接收机通过量化和基带解调操作对中频信号进行数字信号处理的步骤。该方法能够有效提取探测回波的距离信息和多普勒信息；幅度稳定性和相位稳定性较佳，同时信噪比较高，从而能够应用于实际的海洋探测系统，满足实际工程需要。

A Detection Method Based on Over-the-horizon Microwave

【技术实现步骤摘要】
一种基于超视距微波的探测方法
本专利技术属于通信
，涉及一种基于超视距微波的探测方法。
技术介绍
数字微波中继通信技术是在数字通信和微波通信技术基础上发展起来的新型通信传输系统，具有传输容量大、上下话路方便、传输质量好、投资小、见效快等特点，同时，作为一种快速连接方法，在民用固定及移动通信中广泛应用，多个站点之间通过建立中继站，实现长距离的通信传输。然而，在某些临时、应急、军事和海洋环境中，中继站的建设费时费力，后勤保障要求高，而且机动性差，安全性不能得到保障。在这种情况下，基于微波超视距的通信技术应运而生，近年来得到广泛发展。超视距微波通信技术是在光滑球面上超出视距范围之外的电波传输模式，包括恒参非视距NLOS、变参非视距NLOS和超视距BLOS等三种主要方式。利用基于微波超视距的斜向返回探测原理，可以探测视距之外的海洋状态、飞机、导弹和舰艇等。对于我国而言，在幅员辽阔的海洋中，超视距微波通信技术具有极其广泛的应用前景。然而，在实际应用中，基于微波超视距的探测系统通常处于较为复杂的工作环境中，容易受到各种各样的干扰，包括电离层、有源干扰、杂波和噪音等。这导致探测系统设计时需要考虑的因素众多，出了需要考虑高性能的发射和接收系统之外，还需要选择合适的工作频率与波形参数，以及及其高效的信号处理算法。才能使得探测系统能够克服复杂多变的电磁环境，有效地完成探测任务。然而，在实际应用中，现有探测方法的应用性能仍然不能令人满意，主要表现在：探测方法不能有效提取探测回波的距离信息和多普勒信息；探测通道的幅度稳定性和相位稳定性不佳；此外信噪比不高，难以满足需要。上述缺陷导致现有基于超视距微波的探测方法难以满足视距之外的海洋状态、飞机、导弹和舰艇的探测需要，迫切需要针对现有探测方法进行改进。
技术实现思路
本专利技术目的是克服现有技术的不足，提供一种能够有效提取探测回波的距离信息和多普勒信息；幅度稳定性和相位稳定性较佳，同时信噪比较高的基于超视距微波的探测方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于超视距微波的探测方法，所述方法包括：使用天线接收探测回波的射频信号；使用GPS模块产生系统基准时钟；使用频率合成器提供系统基准时钟并且为模拟接收机提供本振信号；使用模拟接收机通过放大、混频和滤波操作将所述射频信号转化为中频信号；使用数字接收机通过量化和基带解调操作对中频信号进行数字信号处理，并将其上传至所述主控PC机；使用系统同步控制器控制整个系统的时序；使用主控PC机配置系统参数、启动接收机和处理数据。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述模拟接收机的放大操作包括一级射频信号放大和二级中频信号放大。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述射频信号和所述本振信号具有固定的相位关系。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述数字信号处理包括数控震荡处理，用于产生两路正交混频信号。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，产生正交混频信号选自ROM查找表法。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，采取随机码注入法添加随机抖动。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述数字信号处理包括第一抽取滤波处理、第二抽取滤波处理和第三抽取滤波处理。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述第一抽取滤波处理采取5级级联的方式，抽取倍数为100。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述第一抽取滤波处理的位宽满足下列条件：BCIC＝Nlog2(ML)其中，在上式中，N为所述第一抽取滤波处理的级数，M为延迟系数，赋值为2；L为所述第一抽取滤波处理的抽取倍数。根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述第二抽取滤波处理和所述第三抽取滤波处理均为1级，抽取倍数分别为2和4。与现有技术相比，本专利技术具有下列有益技术效果：根据本专利技术所述的基于超视距微波的探测方法，能够有效提取探测回波的距离信息和多普勒信息；幅度稳定性和相位稳定性较佳，同时信噪比较高，从而能够应用于实际的海洋探测系统，满足实际工程需要。此外，本专利技术的探测方法计算复杂度较低，易于推广，具有较高实用价值。附图说明图1是根据本专利技术一个具体实施方式所述的基于超视距微波的探测方法的示意图。图2是根据本专利技术一个具体实施方式所述的数字信号处理示意图。具体实施方式下面，将结合具体的实施方式对本专利技术进行详细阐释。首先，图1所示，提供了一种基于超视距微波的探测系统及其探测方法，所述系统包括天线、GPS模块、频率合成器、模拟接收机、数字接收机、系统同步控制器和主控PC；其中，使用所述天线用于接收探测回波的射频信号；使用所述GPS模块产生系统基准时钟；使用所述频率合成器提供系统基准时钟并且为模拟接收机提供本振信号；使用所述模拟接收机通过放大、混频和滤波操作将所述射频信号转化为中频信号；使用所述数字接收机通过量化和基带解调操作对中频信号进行处理，并将其上传至所述主控PC机；使用所述系统同步控制器控制整个系统的时序；使用所述主控PC机配置系统参数、启动接收机和处理数据。进一步地，所述模拟接收机的输入信号包括射频信号、中频信号和接收窗门控脉冲信号，所述接收窗门控脉冲信号用于打开或关闭模拟接收机。进一步地，所述模拟接收机的放大操作包括一级射频信号放大和二级中频信号放大。其中，由于系统的芯片采用同源的系统基准时钟，因此，所述射频信号和所述本振信号具有固定的相位关系。如图2所示，所述数字接收机和系统同步控制器集成于第一子系统中。进一步地，所述第一子系统包括电平转换模块、模数转换模块、现场可编辑门阵列模块(PLD模块)和USB接口。从图上可以看出，所述现场可编辑门阵列模块进一步包括系统同步控制模块和数字信号处理模块。进一步地，所述数字信号处理模块包括数控震荡模块，用于产生两路正交混频信号。产生正交混频信号的方法是本领域技术人员熟知的，包括但不限于，ROM查找表法和CORDIC法。在一个具体的实施方式中，所述方法选自ROM查找表法。进一步地，由于相位截断和幅度量化等因素的影响，导致产生较大的杂散信号，从而会对正交混频产生较大影响。为了抑制上述不利影响，有利地，采取随机码注入法添加随机抖动。进一步地，其中，所述数字信号处理包括第一抽取滤波处理、第二抽取滤波处理和第三抽取滤波处理。优选地，所述第一抽取滤波处理采用级联积分梳状滤波处理，并采取多级级联的方式，否则阻带衰减程度难满足实际需要。然而，本领域技术人员也清楚，如果级数太多，则平坦度较差，同样难以满足实际需要。进一步地，所述第一抽取滤波处理需要提供足够的位宽防止溢出，相关公式如下：BCIC＝Nlog2(ML)其中，在上式中，N为所述第一抽取滤波处理的级数，M为延迟系数，赋值为2；L为所述第一抽取滤波处理的抽取倍数。在一个具体的实施方式中，所述第一抽取滤波处理的级数为5，抽取倍数为100。优选地，所述第二抽取滤波处理和第三抽取滤波处理分别采用半带抽取滤波处理和非递归型滤波处理。有利地，所述半带抽取滤波处理和非递归型滤波处理采用相同的滤波模块结构，并且系数对称。这样可以减少一半的乘法器资源，提高探测系统的工作效率，并节省系统计算资源。在一个具体的实施方式中，通过等波纹设计方法设计半带抽取滤波处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超视距微波的探测方法，所述方法包括：使用天线接收探测回波的射频信号；使用GPS模块产生系统基准时钟；使用频率合成器提供系统基准时钟并且为模拟接收机提供本振信号；使用模拟接收机通过放大、混频和滤波操作将所述射频信号转化为中频信号；使用数字接收机通过量化和基带解调操作对中频信号进行数字信号处理，并将其上传至所述主控PC机；使用系统同步控制器控制整个系统的时序；使用主控PC机配置系统参数、启动接收机和处理数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于超视距微波的探测方法，所述方法包括：使用天线接收探测回波的射频信号；使用GPS模块产生系统基准时钟；使用频率合成器提供系统基准时钟并且为模拟接收机提供本振信号；使用模拟接收机通过放大、混频和滤波操作将所述射频信号转化为中频信号；使用数字接收机通过量化和基带解调操作对中频信号进行数字信号处理，并将其上传至所述主控PC机；使用系统同步控制器控制整个系统的时序；使用主控PC机配置系统参数、启动接收机和处理数据。2.根据权利要求1所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述模拟接收机的放大操作包括一级射频信号放大和二级中频信号放大。3.根据权利要求1所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述射频信号和所述本振信号具有固定的相位关系。4.根据权利要求1所述的基于超视距微波的探测方法，其中，所述数字信号处理包括数控震荡处理，用于产生两路正交混频信号。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭义东，林继斌，施建衡，武宇，黎志强，林楚华，陈晓岚，兰斌，龚志，
申请(专利权)人：中海油信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44