光子辅助的环形分布式雷达探测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种光子辅助的环形分布式雷达探测系统及方法。该系统包括：中心站、多个发射站和多个接收站，其中，中心站、多个发射站和多个接收站由光纤依次连接，形成环形网络；在中心站中产生两路多载波光载雷达信号，第一路多载波光载雷达信号沿环形网络的第一方向依次传输；第二路多载波光载雷达信号沿环形网络的第二方向依次传输，在多个发射站中基于第一路多载波光载雷达信号，得到发射信号并发射；在多个接收站中接收并分选出与发射信号载频一致的回波信号，回波信号与第二路多载波光载雷达信号一起生成光载回波信号，并将光载回波信号沿环形网络的第二方向传回中心站。信号沿环形网络的第二方向传回中心站。信号沿环形网络的第二方向传回中心站。

【技术实现步骤摘要】
光子辅助的环形分布式雷达探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及信号传输领域，尤其涉及一种光子辅助的环形分布式雷达探测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着军事目标向小型化、高机动、智能化、高隐蔽性发展，电磁环境日益复杂，实现精确的目标探测与定位对分布式雷达的工作带宽、分布能力和灵活隐蔽性提出了更高要求。
[0003]传统电子技术面临“带宽瓶颈”，在宽带信号的产生、处理和远距离传输等方面难以满足应用需求。近年来，微波光子技术凭借大带宽、低损耗、可复用、抗电磁干扰等特点，成为“照亮雷达未来的关键技术”。
[0004]然而，现有技术中的光子辅助的分布式雷达系统一般呈星形结构分布，即中心站和各收发天线单元之间由独立的光纤链路连接，并行地进行信号分发和回传。虽然链路之间互不影响，但每增加一个天线单元，就需从中心站重新铺设光纤链路，一定程度限制了系统的扩展性和分布能力。此外，每条链路仅用于收发一路信号，造成了光纤资源的严重浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种光子辅助的环形分布式雷达探测系统及方法，旨在克服现有技术中星形结构分布式雷达探测系统的传输链路资源浪费问题以及系统扩展性和分布能力不足的问题，提高了雷达网络的扩展能力和光纤链路的利用率，降低了多路回波接收链路的复杂度。
[0006]具体地，本专利技术实施例提供了以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提供一种光子辅助的环形分布式雷达探测系统，包括：中心站、多个发射站和多个接收站，其中，所述中心站、所述多个发射站和所述多个接收站由光纤依次连接，形成环形网络；
[0008]所述中心站用于产生多载波光载雷达信号，将所述多载波光载雷达信号分为第一路多载波光载雷达信号和第二路多载波光载雷达信号，所述第一路多载波光载雷达信号沿所述环形网络的第一方向依次传输至发射站1、发射站2、
……
、发射站N，分别引入第一传输延时τ
t1
、τ
t2
、
……
、τ
tN
；所述第二路多载波光载雷达信号沿所述环形网络的第二方向依次传输至接收站N、
……
、接收站2、接收站1，分别引入第二传输延时τ
rN
、
……
、τ
r2
、τ
r1
，环形网络中各段光纤延时满足τ
ri
‑
τ
ti
≠τ
rj
‑
τ
tj
(1≤i、j≤N且i≠j)，且τ
ri
‑
τ
ti
远大于目标到所述多个发射站和所述多个接收站的天线之间的传输延时之和；其中，N为任意正整数；
[0009]所述多个发射站用于基于所述第一路多载波光载雷达信号，得到发射信号，并发射所述发射信号；
[0010]所述多个接收站用于接收来自探测目标的回波信号，分选出与所述发射信号载频
一致的回波信号，所述回波信号与所述第二路多载波光载雷达信号一起生成光载回波信号，并将所述光载回波信号沿所述环形网络的第二方向传回中心站。
[0011]进一步地，该光子辅助的环形分布式雷达探测系统还包括：
[0012]所述中心站包括：
[0013]信号产生单元用于产生所述多载波光载雷达信号；
[0014]第一光纤环形器用于从将所述多载波光载雷达信号耦合进入光耦合器，将来自所述光耦合器的所述光载回波信号耦合进入信号处理单元；
[0015]所述光耦合器用于将来自所述第一光纤环形器的所述多载波光载雷达信号分为所述第一路多载波光载雷达信号和所述第二路多载波光载雷达信号，并将来自所述环形网络的第二方向的N路光载回波信号耦合进入所述第一光纤环形器；
[0016]所述信号处理单元用于由N路光载回波信号得到合束去斜信号，并对所述合束去斜信号进行数字处理。
[0017]进一步地，该光子辅助的环形分布式雷达探测系统还包括：
[0018]所述多个发射站包括：第一波分复用器、第二波分复用器和第二光纤环形器，其中，所述第二光纤环形器设置在所述第一波分复用器和所述第二波分复用器之间；
[0019]所述第一波分复用器用于将来自所述环形网络的第一方向的所述多载波光载雷达信号按载波波长的不同分束，载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号耦合进入第二波分复用器，与发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号耦合进入第二光纤环形器，同时将来自第二波分复用器的光载雷达信号和来自第二光纤环形器的与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载回波信号合束并耦合进入所述环形网络以沿第二方向传输；
[0020]所述第二波分复用器用于将来自所述环形网络的第二方向的多载波光载雷达信号和合束光载回波信号按载波波长的不同分束，与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号耦合进入第二光纤环形器；同时将来自第一波分复用器的载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号合束并耦合进入所述环形网络以沿第一方向传输。
[0021]进一步地，该光子辅助的环形分布式雷达探测系统还包括：
[0022]所述多个发射站还包括：
[0023]第二光电探测器，用于对与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号进行光电转换，设置梳齿间隔和线性调频信号的载频和带宽，并由光频梳的不同调制边带拍频得到不少于N个不同频带的预发射信号；
[0024]第一电滤波器，用于从所述预发射信号中选取发射信号输出至第一天线；
[0025]所述第一天线，用于将所述发射信号发射至探测目标。
[0026]进一步地，该光子辅助的环形分布式雷达探测系统还包括：
[0027]所述多个接收站包括：
[0028]第三波分复用器，用于将来自所述环形网络的第二方向的所述多载波光载雷达信号和合束光载回波信号按照载波波长的不同分束，同时将来自第四波分复用器的载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号合束，并耦合进入所述环形网络以沿第一方向传输；
[0029]第四波分复用器，用于将来自所述环形网络的第一方向的载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号分束，同时将来自光滤波器的与所述接收站i相对应的光载回波信号i、来自第三波分复用器的载波波长为λ1、
……
、λ
i
‑1的光载雷达信号以及载波波长为
λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载回波信号合束，并耦合进入所述环形网络以沿第二方向传输。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子辅助的环形分布式雷达探测系统，其特征在于，包括：中心站、多个发射站和多个接收站，其中，所述中心站、所述多个发射站和所述多个接收站由光纤依次连接，形成环形网络；所述中心站用于产生多载波光载雷达信号，将所述多载波光载雷达信号分为第一路多载波光载雷达信号和第二路多载波光载雷达信号，所述第一路多载波光载雷达信号沿所述环形网络的第一方向依次传输至发射站1、发射站2、
……
、发射站N，分别引入第一传输延时τ
t1
、τ
t2
、
……
、τ
tN
；所述第二路多载波光载雷达信号沿所述环形网络的第二方向依次传输至接收站N、
……
、接收站2、接收站1，分别引入第二传输延时τ
rN
、
……
、τ
r2
、τ
r1
，环形网络中各段光纤延时满足τ
ri
‑
τ
ti
≠τ
rj
‑
τ
tj
，其中1≤i、j≤N且i≠j，且τ
ri
‑
τ
ti
远大于目标到所述多个发射站和所述多个接收站的天线之间的传输延时之和；其中，N为任意正整数；所述多个发射站用于基于所述第一路多载波光载雷达信号，得到发射信号，并发射所述发射信号；所述多个接收站用于接收来自探测目标的回波信号，分选出与所述发射信号载频一致的回波信号，所述回波信号与所述第二路多载波光载雷达信号一起生成光载回波信号，并将所述光载回波信号沿所述环形网络的第二方向传回中心站。2.根据权利要求1所述的光子辅助的环形分布式雷达探测系统，其特征在于，所述中心站包括：信号产生单元用于产生所述多载波光载雷达信号；第一光纤环形器用于从将所述多载波光载雷达信号耦合进入光耦合器，将来自所述光耦合器的所述光载回波信号耦合进入信号处理单元；所述光耦合器用于将来自所述第一光纤环形器的所述多载波光载雷达信号分为所述第一路多载波光载雷达信号和所述第二路多载波光载雷达信号，并将来自所述环形网络的第二方向的N路光载回波信号耦合进入所述第一光纤环形器；所述信号处理单元用于由N路光载回波信号得到合束去斜信号，并对所述合束去斜信号进行数字处理。3.根据权利要求1所述的光子辅助的环形分布式雷达探测系统，其特征在于，所述多个发射站包括：第一波分复用器、第二波分复用器和第二光纤环形器，其中，所述第二光纤环形器设置在所述第一波分复用器和所述第二波分复用器之间；所述第一波分复用器用于将来自所述环形网络的第一方向的所述多载波光载雷达信号按载波波长的不同分束，载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号耦合进入第二波分复用器，与发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号耦合进入第二光纤环形器，同时将来自第二波分复用器的光载雷达信号和来自第二光纤环形器的与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载回波信号合束并耦合进入所述环形网络以沿第二方向传输；所述第二波分复用器用于将来自所述环形网络的第二方向的多载波光载雷达信号和合束光载回波信号按载波波长的不同分束，与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号耦合进入第二光纤环形器；同时将来自第一波分复用器的载波波长为λ
i+1
、
……
、λ
N
的光载雷达信号合束并耦合进入所述环形网络以沿第一方向传输。4.根据权利要求3所述的光子辅助的环形分布式雷达探测系统，其特征在于，所述多个发射站还包括：
第二光电探测器，用于对与所述发射站i相对应的载波波长为λ
i
的光载雷达信号进行光电转换，设置梳齿间隔和线性调频信号的载频和带宽，并由光频梳的不同调制边带拍频得到不少于N个不同频带的预发射信号；第一电滤波器，用于从所述预发射信号中选取发射信号输出至第一天线；所述第一天线，用于将所述发射信号发射至探测目标。5.根据权利要求1所述的光子辅助的环形分布式雷达探测系统，其特征在于，所述多个接收站包括：第三波...

【专利技术属性】
技术研发人员：董婧雯，李王哲，孙强，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：