基于增强定位的航标专用雷达系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于增强定位的航标专用雷达系统，包括：接收天线、发射天线、下变频模块、上变频模块和FPGA模块，接收天线用于接收工作频段范围内的雷达信号，当系统处于莫尔斯码应答模式时，FPGA模块按用户的莫尔斯码设定方式将存储的雷达中频信号样本展宽到莫尔斯码的码长宽度并调制，形成莫尔斯应答信号，输出至上变频模块；当系统处于增强定位模式时，FPGA模块采用频率编码FSK调制的方式对存储的中频信号样本和位置数据信息进行编码。本系统的增强定位功能可以应答各类航海雷达，在能见度不良时对航行障碍物等目标位置使具有定位能力，降低了船舶航行风险，有利于保障航道畅通，提高航行效率。提高航行效率。提高航行效率。

【技术实现步骤摘要】
基于增强定位的航标专用雷达系统


[0001]本专利技术属于航标设备领域，航标设备安装在海上风电场、跨海大桥、石油钻井平台、水文站等水中建构筑物和岛礁上，尤其涉及一种基于增强定位的航标专用雷达系统。

技术介绍

[0002]航标专用雷达应答器是一种安装在港口、海岸、灯塔、浮标等标识目标上，能发射特定频率射频信号并与海事雷达配合工作的电子设备。航标专用雷达应答器是一种一收一发设备，当收到船载雷达信号后，能自动回发一个可以在询问雷达显控上显示的识别信号，该识别信号的编码规则是基于莫尔斯码编码方式，通过莫尔斯码的“点
‑
空
‑
划”形成雷达应答器的编码识别数据，作为一款船舶导助航设备，为船只提供助航信息。
[0003]目前船舶使用全球导航卫星系统GNSS进行定位、导航和授时，但GNSS存在脆弱性，过度依赖GNSS容易使船舶在设备故障、太阳干扰、无线电干扰等影响的时候，威胁航行船舶安全，特别是在交通繁忙的受限水域，因此需要建立和发展独立于GNSS的精确、可靠的实时定位系统，作为互补的、替代的弹性系统。
[0004]目前主流的航标专用雷达应答器可根据雷达信号产生莫尔斯码应答信号，但不具备对船舶雷达进行增强定位的功能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于增强定位的航标专用雷达系统，避免船舶对全球卫星导航系统的过渡依赖。采用固态功放发射雷达信号，为了实现对新体制雷达的应答，采用DRFM技术可以准确的获得当前雷达信号的频率信息，而结合DDS的复合数字调制是指在DRFM的技术上进行基于FSK的频率编码调制。本设计方式可以使数字雷达应答器具备灵活的通信编码形式，以适应不同雷达的定位增强的需求。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于增强定位的航标专用雷达系统，包括：
[0008]接收天线，用于接收工作频段范围内的雷达信号；
[0009]下变频模块，与接收天线电性连接，用于将雷达信号变频为中频信号，并将该信号发送至FPGA模块；
[0010]FPGA模块，包括与下变频模块电性连接的数字基带调制电路、数字存储器、编码控制器和数字频率合成器，所述数字基带调制电路用于对雷达中频信号进行AD量化和采集处理，并送至所述编码控制器中，所述编码控制器将采集的数据一路送至所述数字存储器，另一路形成频率控制字送至所述数字频率合成器，当系统处于莫尔斯码应答模式时，所述编码控制器复制所述数字存储器存储的雷达中频信号并按用户的莫尔斯码设定方式将存储的雷达中频信号样本展宽到莫尔斯码的码长宽度并调制，形成莫尔斯应答信号，输出至上变频模块；当系统处于增强定位模式时，所述数字频率合成器采用频率编码FSK调制的方式对存储的中频信号样本和位置数据信息进行编码，输出至上变频模块；
[0011]上变频模块，与所述数字频率合成器及所述编码控制器电性连接，用于对接收的信号进行上变频，变回接收雷达信号的工作频率，并滤波和放大后使得脉冲信号移到所需要的较高载波频率上，并将变频后的脉冲信号输出到发射天线；
[0012]发射天线，用于将射频信号辐射到空间中。
[0013]在一个实施例中，所述数字频率合成电路为AD9911DDS芯片。
[0014]在一个实施例中，所述数字基带调制电路为量化处理的A/D转换器。
[0015]在一个实施例中，系统还包括时钟模块，所述时钟模块分别与所述下变频模块、所述上变频模块、所述数字存储器、所述编码控制器和所述数字频率合成器电性连接，所述时钟模块用于提供时钟信号和同步信号。
[0016]在一个实施例中，所述时钟模块为AD9528时钟发生芯片。
[0017]在一个实施例中，所述下变频模块包括依次相连的第一放大器、第一滤波器、第一混频器、第二滤波器和功分器，雷达信号通过功分器分成多路信号，每路信号经滤波器滤波后输入所述数字基带调制电路，其中，所述第一放大器接收所述接收天线输出的信号，所述第一混频器的第三端用于连接本振信号。
[0018]在一个实施例中，所述上变频模块包括依次相连的第二放大器、第三滤波器、第二混频器、第四滤波器和合路器，其中，所述合路器的输入端分别与所述数字频率合成器及所述编码控制器的输出端电性连接，所述第二混频器的第三端用于连接本振信号，所述第二放大器将变频后的脉冲信号输出到发射天线。
[0019]本专利技术的目的还提供一种前述所述的基于增强定位的航标专用雷达系统的工作方法，包含如下步骤：
[0020]步骤A1：系统上电并进行初始化；
[0021]步骤A2：按系统的预设，设置当前处于莫尔斯码应答模式下，并设置计数器t1，设置计数时间T1；
[0022]步骤A3：接收天线接收工作频段范围内的雷达信号；
[0023]步骤A4：雷达信号经微波下变频模块进行混频、滤波、放大后输出中频信号到FPGA模块；
[0024]步骤A5：FPGA模块通过数字基带调制电路对中频信号进行采样；并通过编码控制器将数字中频信号进行分选和存储；
[0025]步骤A6：编码控制器按用户设定的莫尔斯码设定，将存储的中频信号样本展宽到莫尔斯码的码长宽度并进行调制，形成莫尔斯码中频信号输出到上变频模块；
[0026]步骤A7：莫尔斯码中频信号在上变频模块中经过混频、放大、滤波后形成射频信号，输出到发射天线口面，发射天线将射频信号辐射到空间中；
[0027]步骤A8：当t1计数器时间到达T1时，停止莫尔斯码应答模式，按用户设定切换工作状态；
[0028]步骤A9：设置当前处于增强雷达定位应答模式下，并设置计数器t2，设置计数时间T2；
[0029]步骤A10：接收天线接收工作频段范围内的雷达信号；雷达信号经微波下变频模块进行混频、滤波、放大后输出中频信号到FPGA模块；
[0030]步骤A11：FPGA模块通过数字基带调制电路对中频信号进行采样；并通过编码控制
器将数字中频信号进行分选和存储；
[0031]步骤A12：所述数字频率合成器采用频率编码FSK调制的方式对存储的中频信号样本进行频率编码，将增强雷达定位的数据信息编码成中频信号，输出到上变频模块；
[0032]步骤A13：增强雷达定位中频信号在上下变频模块中经过混频、放大、滤波后形成射频信号，输出到发射天线,发射天线将射频信号辐射到空间中。
[0033]由于采用了上述技术方案，本专利技术获得的有益效果包括：可以应答各类航海雷达，高精度的雷达目标跟踪能力保障了航海用户在能见度不良时对航行障碍物等目标位置的识别能力，降低了船舶航行风险，有利于保障航道畅通，提高航行效率；设备的增强定位功能也可以作为船舶定位的补充手段，满足e航海和智能航运的发展需求。
附图说明
[0034]图1为航标专用雷达系统的电路原理框图。
[0035]图2为航标专用雷达系统的FPGA模块的电路原理框图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，包括：接收天线，用于接收工作频段范围内的雷达信号；下变频模块，与接收天线电性连接，用于将雷达信号变频为中频信号，并将该信号发送至FPGA模块；FPGA模块，包括与下变频模块电性连接的数字基带调制电路、数字存储器、编码控制器和数字频率合成器，所述数字基带调制电路用于对雷达中频信号进行AD量化和采集处理，并送至所述编码控制器中，所述编码控制器将采集的数据一路送至所述数字存储器，另一路形成频率控制字送至所述数字频率合成器，当系统处于莫尔斯码应答模式时，所述编码控制器复制所述数字存储器存储的雷达中频信号并按用户的莫尔斯码设定方式将存储的雷达中频信号样本展宽到莫尔斯码的码长宽度并调制，形成莫尔斯应答信号，输出至上变频模块；当系统处于增强定位模式时，所述数字频率合成器采用频率编码FSK调制的方式对存储的中频信号样本和位置数据信息进行编码，输出至上变频模块；上变频模块，与所述数字频率合成器及所述编码控制器电性连接，用于对接收的信号进行上变频，变回接收雷达信号的工作频率，并滤波和放大后使得脉冲信号移到所需要的较高载波频率上，并将变频后的脉冲信号输出到发射天线；发射天线，用于将射频信号辐射到空间中。2.根据权利要求1所述的基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，所述数字频率合成电路为AD9911DDS芯片。3.根据权利要求1所述的基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，所述数字基带调制电路为量化处理的A/D转换器。4.根据权利要求1所述的基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，还包括时钟模块，所述时钟模块分别与所述下变频模块、所述上变频模块、所述数字存储器、所述编码控制器和所述数字频率合成器电性连接，所述时钟模块用于提供时钟信号和同步信号。5.根据权利要求4所述的基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，所述时钟模块为AD9528时钟发生芯片。6.根据权利要求1所述的基于增强定位的航标专用雷达系统，其特征在于，所述下变频模块包括依次相连的第一放大器、第一滤波器、第一混频器、第二滤波器和功分器，雷达信号通过功分器分成多路信号，每路信号经滤波器滤波后输入所述数字基带调制电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹钜旋，朱伟，韩佳彤，李胜，李鹏宇，阳建云，钟洋，李晓军，王伟豪，冷贺冬，
申请(专利权)人：中电科蓉威电子技术有限公司交通运输部南海航海保障中心广州航标处，
类型：发明
国别省市：