一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统及方法，包括：天线阵列

【技术实现步骤摘要】
一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统及方法


[0001]本专利技术涉及电磁频谱态势感知领域，尤其涉及一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统及方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着现代科技的快速发展，电子战逐渐成为各国之间主要军事交战形式
。
若想在多方位
、
大纵深
、
高强度的电子对抗中赢得战场主导权，就必须具备对战场态势信息的快速获取
、
深度理解和精细化管理能力，射频传感器作为电磁态势感知的一种重要手段，通过对射频信号进行探测和分析，为电磁态势感知提供必要信息和重要数据，其相关研究尤为重要
。
但目前对于射频传感器的研究还处于探索阶段，大部分传感器仅从时域或频域等单域对射频信号进行检测，存在获取信息不全面
、
集成度差等问题
。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统及方法，基于
ZYNQ
异构处理器，以时
、
频
、
空
、
能等多域为切入点，对射频信号进行多域协同侦测和关键特征指标提取，为分析和评估战场电磁态势提供参考
。
通过对射频信号进行探测和分析，帮助了解电磁环境中的各种信号和潜在的无线电干扰源，可以用于军队
、
安全机构
、
能源储备库
/
站场
、
大型商业场馆及私人场所的安全防范
。
[0004]一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统，主要包括：天线阵列
、
射频模拟板卡和数字信号处理板卡，射频模拟板卡通过
FMC
连接器与数字信号处理板卡连接，天线阵列和射频模拟板卡电性连接；
[0005]天线阵列包括2个相同的超宽带全向天线
Antenna1
和
Antenna2
；
[0006]射频模拟板卡包括两通道的射频前端处理模块一
RF_1
和射频前端处理模块二
RF_2
，以及接口
RX1
和接口
RX2
；
[0007]超宽带全向天线
Antenna1
连接射频前端处理模块一
RF_1
，射频前端处理模块一
RF_1
通过
SMA
连接接口
RX1
，超宽带全向天线
Antenna2
连接射频前端处理模块二
RF_2
，射频前端处理模块二
RF_2
通过
SMA
连接接口
RX2。
[0008]进一步地，所述射频模拟板卡采用的是
ADRV9009
多功能射频收发芯片
。
[0009]进一步地，所述数字信号处理板卡的主控芯片采用基于嵌入多核
ARM
与现场可编程门阵列的异构处理器
。
[0010]一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知方法，基于上述电磁频谱态势感知系统实现，该方法包括：
[0011]S1
：获取原始射频信号；
[0012]S2
：经过天线阵列对原始射频信号进行低噪放
、
滤波处理和
IQ
下变频，得到最原始的
IQ
时域数据，然后对信号处理域进行选择，处理域包括时域
、
频域
、
空域和能域；
[0013]S3
：对最原始的
IQ
时域数据进行处理，在时域中，获取射频信号的幅度和幅度谱波
形，在频域中，获取射频信号的宽带和中心频率，在空域中，获取来波方向角，在能域中，获取射频信号能量；
[0014]S4
：显示更新获取的信息
。
[0015]进一步地，采用求信号幅度的方法，获取射频信号的幅度和幅度谱波形，其过程为：
[0016]按照一定的长度截取最原始的
IQ
时域数据，进行求绝对值操作得到信号幅度，并输出相应的幅度谱波形
。
[0017]进一步地，获取射频信号的宽带和中心频率的过程为：
[0018]对最原始的
IQ
时域数据进行
FFT
变换，得到信号频谱；
[0019]采用求信号峰值的方法，对
FFT
变换后所得的信号频谱求最大值，得到信号峰值后，在信号峰值点前后寻找两个最近的
‑
3dB
点，记录其对应的采样点坐标，由两坐标可得该信号带宽和中心频率
。
[0020]进一步地，采用求时间差
、
相位差的方法，获取来波方向角，其过程为：
[0021]分别测量射频信号到达天线
Antenna1
和天线
Antenna2
的时间计算其时间差，再根据天线
Antenna1
和天线
Antenna2
的接收信号之间的相位差异计算相位差，测量天线阵列的示向度，得到信号源相对于天线阵列的来波方向角，从而确定信号源的位置
。
[0022]进一步地，采用帕斯瓦尔定理获取射频信号能量
。
[0023]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：经过天线阵列对获取的原始射频信号进行低噪放
、
滤波处理和
IQ
下变频，得到最原始的
IQ
时域数据，然后对信号处理域进行选择，处理域包括时域
、
频域
、
空域和能域；对最原始的
IQ
时域数据进行处理，在时域中，获取射频信号的幅度和幅度谱波形，在频域中，获取射频信号的宽带和中心频率，在空域中，获取来波方向角，在能域中，获取射频信号能量；利用本专利技术可以高效获取电磁环境中存在的射频信号在时间域
、
频率域
、
空间域
、
能量域的关键特征，实施多域协同探测，帮助了解电磁环境以及时采取相应措施保护己方设备和干扰敌方设备，解决现有射频传感器获取信息不全面和集成度差的问题
。
附图说明
[0024]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0025]图1是本专利技术实施例中系统的硬件设计框图
。
[0026]图2是本专利技术实施例中基于异构处理器的电磁频谱态势感知方法的流程图
。
[0027]图3是本专利技术实施例中时间域特征指标的提取方法的示意图
。
[0028]图4是本专利技术实施例中频率域特征指标的提取方法的示意图
。
[0029]图5是本专利技术实施例中空间域特征指标的提取方法的示意图
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统，其特征在于：包括：天线阵列
、
射频模拟板卡和数字信号处理板卡，射频模拟板卡通过
FMC
连接器与数字信号处理板卡连接，天线阵列和射频模拟板卡电性连接；天线阵列包括2个相同的超宽带全向天线
Antenna1
和
Antenna2
；射频模拟板卡包括两通道的射频前端处理模块一
RF_1
和射频前端处理模块二
RF_2
，以及接口
RX1
和接口
RX2
；超宽带全向天线
Antenna1
连接射频前端处理模块一
RF_1
，射频前端处理模块一
RF_1
通过
SMA
连接接口
RX1
，超宽带全向天线
Antenna2
连接射频前端处理模块二
RF_2
，射频前端处理模块二
RF_2
通过
SMA
连接接口
RX2。2.
如权利要求1所述的一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统，其特征在于：所述射频模拟板卡采用的是
ADRV9009
多功能射频收发芯片
。3.
如权利要求1所述的一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知系统，其特征在于：所述数字信号处理板卡的主控芯片采用基于嵌入多核
ARM
与现场可编程门阵列的异构处理器
。4.
一种基于异构处理器的电磁频谱态势感知方法，基于如权利要求1‑3任一项所述的电磁频谱态势感知系统实现，其特征在于：该方法包括：
S1
：获取原始射频信号；
S2
：经过天线阵列对原始射频信号进行低噪放
、
滤波处理和
IQ
下变频，得到最原始的
IQ
时域数据，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：白迪，雷瑶瑶，崔勇强，杨春勇，陈少平，王晓磊，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：