一种雷达通信数据链的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种雷达通信数据链的实现方法，包括：雷达系统、通信波形产生模块和通信接收机；所述雷达系统与通信波形产生模块通信连接，所述通信接收机通过宽带全向天线与雷达系统进行无线通信；所述雷达系统包括依次连接的雷达波形产生模块、中频切换开关、上变频、PA、收发复用器和雷达天线，以及与收发复用器连接的雷达接收机；其中，上变频、PA和收发复用器组成发射信道。本发明专利技术能够较好适应雷达系统的现有条件，几乎不影响雷达系统的正常工作和性能，仅对雷达系统做较小的改动的情况下，充分共享雷达系统的发射信道和雷达天线，新增雷达通信功能。该方法适应范围广，不仅可以运用在L波段雷达系统，还可应用到其它频段雷达系统上。

A realization method of radar communication data link

【技术实现步骤摘要】
一种雷达通信数据链的实现方法
本专利技术涉及雷达通信
，尤其是一种雷达通信数据链的实现方法。
技术介绍
雷达作为探测、定位和识别目标，实行空中监视和交通管制的有效工具，对战场情报感知、分析、指挥以及武器制导等任务不可或缺。在战场上，为了保证隐蔽性和安全性，地面雷达站与指挥、情报分析及战斗单元等部门均是分散布局，利用各种有线网络或无线通信设备进行信息交互和共享，而缺乏可快速、实时传输信息的直接通信手段。由于有线网络需要提前架设有线电缆，通信可靠性和安全保密性不易保障，也无法支持机动条件下的应用场合。对于机动部队，雷达目标信息需经过专门人员转换为无线通信方式传输，信息传输的实时性低，通信可靠性和安全保密性也不易保障。随着信息技术在军事领域的广泛运用，新一轮以信息技术为基础，以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事变革已经开始，未来战争是以信息化为特征的陆、海、空、天的一体化战争，因此，电子装备也正在向一体化的趋势发展。雷达和通信作为信息获取、处理、传输和交换的典型方式，虽然在硬件设备和软件架构上有明显的区别，但从它们的工作原理、系统结构、工作频率等方面来看，两者又具有很多相似之处，所以对雷达和通信实施一体化设计，不仅条件具备，而且硬件资源共享也是可行的，对雷达系统和通信系统进行有机结合和资源共享，不仅是未来作战平台电子电子综合一体化系统的主要发展方向，而且将雷达和通信实施多功能一体化设计。可极大地提高系统作战能力，以及克服传统的情报传递速度慢、保密性差和误报率高等方面的不足。从体制上，雷达通信一体化发展方向主要有三种：分时体制、分波束体制及同时体制。(1)分波束体制：将相控阵雷达的阵面划分为不同的区域，分别用于雷达探测、通信等功能。该体制仅适用于相控阵雷达，应用范围受限；雷达探测与通信能够同时工作，共享系统发射能量，减低雷达探测功率；同时，存在雷达、通信相互干扰的问题。(2)同时体制：将通信信号作为基带信号，雷达探测信号作为载波进行调制生成一体化信号，在通信同时进行雷达探测。该体制雷达探测与通信也能够同时工作，雷达、通信均能够使用全部的系统能量。但需要研究新的雷达信号波形和通信信号波形共享方式，技术难度高。(3)分时体制：雷达系统和通信系统共享雷达天线，二者分时工作。该体制不需要研究新的雷达信号波形和通信信号波形，能够直接利用成熟的雷达和通信技术，实现简单；二者分时工作，同时通信时隙可以利用雷达探测的保护时隙，避免了减少雷达探测的工作时间和相互干扰，但通信时间有限从而限制了通信传输能力。虽然信息化作战的需求推动雷达与通信一体化趋势发展，但现役的大量雷达装备不具备雷达通信一体化能力。同时，现役的雷达平台型号多、工作频段广、平台差异性大，均进行雷达通信一体化改造工作量很大，也是不现实的。此外，雷达作为战场情报感知主要手段，最主要担当情报输出角色，即通信发送角色。数据链是一种按照规定的信息格式和通信协议实时传输格式化数字信息的战术信息系统。数据链将指挥平台、武器平台和情报网络进行连接，武器的作战能力得到大大的提上。通过美军在实战中的运用来看，数据链发挥了重要作用，已成为三军联合作战中进行实时或非实时指挥控制、战场态势信息分发的主要手段。因此，针对以上特点，在现役雷达装备可以开发一种广播式数据链，作为雷达探测的目标信息的快速数据共享通信手段。实现过程中，在技术体制上应首先适应现役雷达平台的特点。因此，分波束体制和同时体制需要对雷达平台的波束控制、波形样式、波形产生等进行改动，工作量大、技术难度高、改造成本高、适应范围小，故无法直接适应多样性的现役雷达平台。而分时体制将雷达系统和通信系统分割开，通过分时工作，能够在几乎不影响已有雷达平台的基础上，新增通信部件，快速、简单、低成本的实现通信功能，提升雷达平台的信息化作战能力。除了体制以外，利用现有雷达平台进行通信过程中还存在以下问题：(1)雷达的天线具有较强的选择性，主瓣增益高、副瓣增益低、波动大(一般主要考核天线的副瓣增益最大值，而最小值没有考核)。在雷达天线旋转工作时，通信接收机接收的通信信号会出现明显的幅度波动，将影响通信的可靠性和全方位覆盖性，需要采用纠错、重传等通信冗余技术以及自动增益控制技术。(2)雷达的固态功放非线性，将导致通信调制信号经过雷达发射信道后，出现频谱扩展的现象，使带外频率成分增加，不仅会干扰其他邻近信道设备正常工作，也会对自身通信性能产生不良影响，这对通信调制方式提出了特殊要求。(3)为了不影响雷达的探测时间，通信波形的持续时间不能太长，而雷达的信道带宽已确定，通信容量受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种雷达通信数据链的实现方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种雷达通信数据链的实现方法，包括：雷达系统、通信波形产生模块和通信接收机；所述雷达系统与通信波形产生模块通信连接，所述通信接收机通过宽带全向天线与雷达系统进行无线通信；所述雷达系统包括依次连接的雷达波形产生模块、中频切换开关、上变频、PA、收发复用器和雷达天线，以及与收发复用器连接的雷达接收机；其中，上变频、PA和收发复用器组成发射信道；所述雷达系统探测的目标信息与发射同步触发脉冲一同送入通信波形产生模块，在发射同步触发脉冲的控制下，通信波形产生模块对目标信息进行处理后产生中频通信信号，该中频通信信号经过中频切换开关送入雷达系统的发射信道后，由雷达天线进行发射；通信接收机通过宽带全向天线接收该中频通信信号，并在检测和解析出该中频通信信号所携带的目标信息后发送给目标设备。进一步，所述通信波形产生模块包括：通信接口；所述通信接口用于实现所述通信波形产生模块和雷达系统之间的通信连接；ZYNQ处理器；所述ZYNQ处理器与通信接口连接，用于对目标信息进行处理后产生数字中频信号；存储器；所述存储器与ZYNQ处理器连接，用于存储ZYNQ处理器的配置程序和系统配置参数；DAC；所述DAC与ZYNQ处理器连接，用于将所述ZYNQ处理器产生的数字中频信号转换为模拟中频信号；中频调理电路；所述中频调理电路与DAC连接，用于滤除模拟中频信号中的干扰信号并调整输出幅度，输出中频通信信号至中频切换开关；时钟管理器；所述时钟管理器与ZYNQ处理器、通信接口和DAC连接，用于通过选择时钟源产生所述ZYNQ处理器、通信接口和DAC的工作时钟；RS232转换器；所述RS232转换器作为调试接口，用于将ZYNQ处理器连接调试设备以对所述通信波形产生模块进行调试。进一步，所述ZYNQ处理器包括依次连接的网口报文接收处理模块、报文组帧与缓冲处理模块、报文重传处理模块、GMSK基带调制模块和DUC模块；在通信接口以网口报文形式接受目标信息后，所述ZYNQ处理器的处理过程为：网口报文接收处理模块接收网口报文，并解析出包括雷达探测的雷达站号、目标属性、目标位置、目标高度和录取时间的目标信息；报文组帧与缓冲处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，包括：雷达系统、通信波形产生模块和通信接收机；所述雷达系统与通信波形产生模块通信连接，所述通信接收机通过宽带全向天线与雷达系统进行无线通信；所述雷达系统包括依次连接的雷达波形产生模块、中频切换开关、上变频、PA、收发复用器和雷达天线，以及与收发复用器连接的雷达接收机；其中，上变频、PA和收发复用器组成发射信道；/n所述雷达系统探测的目标信息与发射同步触发脉冲一同送入通信波形产生模块，在发射同步触发脉冲的控制下，通信波形产生模块对目标信息进行处理后产生中频通信信号，该中频通信信号经过中频切换开关送入雷达系统的发射信道后，由雷达天线进行发射；通信接收机通过宽带全向天线接收该中频通信信号，并在检测和解析出该中频通信信号所携带的目标信息后发送给目标设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，包括：雷达系统、通信波形产生模块和通信接收机；所述雷达系统与通信波形产生模块通信连接，所述通信接收机通过宽带全向天线与雷达系统进行无线通信；所述雷达系统包括依次连接的雷达波形产生模块、中频切换开关、上变频、PA、收发复用器和雷达天线，以及与收发复用器连接的雷达接收机；其中，上变频、PA和收发复用器组成发射信道；
所述雷达系统探测的目标信息与发射同步触发脉冲一同送入通信波形产生模块，在发射同步触发脉冲的控制下，通信波形产生模块对目标信息进行处理后产生中频通信信号，该中频通信信号经过中频切换开关送入雷达系统的发射信道后，由雷达天线进行发射；通信接收机通过宽带全向天线接收该中频通信信号，并在检测和解析出该中频通信信号所携带的目标信息后发送给目标设备。


2.根据权利要求1所述的雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，所述通信波形产生模块包括：
通信接口；所述通信接口用于实现所述通信波形产生模块和雷达系统之间的通信连接；
ZYNQ处理器；所述ZYNQ处理器与通信接口连接，用于对目标信息进行处理后产生数字中频信号；
存储器；所述存储器与ZYNQ处理器连接，用于存储ZYNQ处理器的配置程序和系统配置参数；
DAC；所述DAC与ZYNQ处理器连接，用于将所述ZYNQ处理器产生的数字中频信号转换为模拟中频信号；
中频调理电路；所述中频调理电路与DAC连接，用于滤除模拟中频信号中的干扰信号并调整输出幅度，输出中频通信信号至中频切换开关；
时钟管理器；所述时钟管理器与ZYNQ处理器、通信接口和DAC连接，用于通过选择时钟源产生所述ZYNQ处理器、通信接口和DAC的工作时钟；
RS232转换器；所述RS232转换器作为调试接口，用于将ZYNQ处理器连接调试设备以对所述通信波形产生模块进行调试。


3.根据权利要求2所述的雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，所述ZYNQ处理器包括依次连接的网口报文接收处理模块、报文组帧与缓冲处理模块、报文重传处理模块、GMSK基带调制模块和DUC模块；在通信接口以网口报文形式接受目标信息后，所述ZYNQ处理器的处理过程为：
网口报文接收处理模块接收网口报文，并解析出包括雷达探测的雷达站号、目标属性、目标位置、目标高度和录取时间的目标信息；
报文组帧与缓冲处理模块对报文按照要求的通信格式进行组帧并存入网口报文缓冲区；
报文重传处理模块将网口报文缓冲区的报文加入报文发送队列，并将报文发送队列中的报文逐条、依次传递给调制缓冲区；
GMSK基带调制模块按照要求的调制方式将调制缓冲区中的报文转换为数字基带I、O信号；
DUC模块将数字基带I、O信号转换中心频率为30MHz的数字中频信号。


4.根据权利要求3所述的雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，所述要求的通信格式为总长度为195位的通信帧，包括14位前保护字段、16位同步头、1位相位参考位、96位数据段、64位校验字段和4位后保护字段。


5.根据权利要求3所述的雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，所述要求的调制方式为采用BT＝0.3的GMSK调制方式。


6.根据权利要求3所述的雷达通信数据链的实现方法，其特征在于，所述报文重传处理模块的处理过程为：
(11)检查目标信息接收缓存区是否为空，若不是则执行(12)，否则执行(13)；
(12)从目标信息接收缓冲区取出一条报文数据，插入到报文发送队列发送指针所指位置，并附加当前时间作为时间属性，同时目标信息接收缓冲区报文数量减1，然后执行(13)；
(13)检查发送数据缓冲区是否为空，若不是则跳转执行(11)，否则执行(14)；
(14)检查报文重传队列是否为空，若是则结束处理，否则执行(15)；
(15)从报文发送队列发送指针所指位置的目标信息，存入发送数据缓冲区，并置位发送数据缓冲区的状态标志,然后执行(16)；
(16)检查发送指针所指报文在报文发送队列中的驻留时间是否超过限制，若是则执行(17)，否则执行(18)；
(17)将驻留时间超过限制的报文从发送队列中删除后执行(18)；
(18)发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，刘爱森，陈妹，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51