探测通信一体的自组织泛在无线网络体系架构探讨

针对跨平台协同共享的网络中心体系化协同作战要求,文中瞄准海上无线网络体系建设宏观要求,结合当前无线网络技术、频谱分享、孔径综合和探通一体技术发展成果,提出探通一体的自组织泛在无线网络体系框架设想,从网络架构和拓扑、终端接入能力、定向组网技术、无线资源分配、QoS管理、多域资源跨层调度优化、网络安全等方面,分析了技术挑战和可能的实现途径,展望了预期成效和应用前景。

探测通信一体化研究现状与发展趋势

探测通信一体化将独立的探测与通信系统集成一起,通过共用一套硬件设备实现目标探测与信息传输功能,相比传统单一的探测与通信系统,其具有节约平台空间、降低平台能耗以及提高平台安全性等优点。首先介绍国内外陆上雷达通信一体化的相关研究,以及陆上与水下探测通信一体化的区别。结合水声传感网络的应用背景,借鉴雷达通信一体化研究技术,针对探测通信一体化亟需解决的共享波形设计、自干扰抑制以及共享信号处理三个问题,讨论了水下探测通信一体化在单基地、双基地、信息化、安全性方面的发展应用。无论是陆上还是水下,探测与通信作为信息系统的两大功能,两者的一体化设计是系统集成化、信息化、智能化的发展趋势之一。

基于线性调频信号的探测通信一体化波形应用研究

探测和通信功能一体化是减少作战平台体积和电磁干扰的有效途径之一。文中分析了探测通信波形一体化的可行性,以线性调频信号为基础,采用同调频率不同初始相位的探测通信一体化信号,可在雷达探测功能的前提下,实现二进制数据通信。仿真结果表明,该波形具有良好的测距测速性能,以及更低的误码率特性。

短波数字信道化通信探测一体化快速建链方法

针对短波通信传统自动链路建立技术选频准确性低、建链效率低、资源利用率低等问题,提出一种基于短波数字信道化接收的通信探测一体化快速建链方法。利用数字信道化技术实现短波全频段并行接收。设计了通信探测一体化波形,解决建链过程中波形切换带来的时间冗余和设备兼容问题。设计了探测即建链的快速建链方案,实现复杂电磁环境下的快速稳健通联。实测结果表明,信道化结构能够增强建链系统的接收性能,建链方案相较于传统建链方案有明显优势,信道参数估计方法有较高的估计精度,验证了所提方法在真实短波信道环境的适用性。

导航通信探测一体化信号设计探究

随着现代社会从信息化时代向智能化时代发展,导航通信探测信号的数量急剧增长,指标要求也日益提高,在有限的频谱资源、设备重量、体积与功耗约束下,人们对资源共享多功能一体化信号的需求愈发迫切.如何通过灵活的信号设计实现资源高效利用和功能动态调整,是该领域当前亟待解决的难题.本文首先提出了基于“积木单元”思想的信号设计框架,将信号表征为信号矢量和波形基函数的形式,选择基函数的系数组合重构信号矢量,就可以等价地表示对应的信号设计,从而将波形域的信号优化设计转换为信号空间的矢量优化问题.进一步,分析了传统的信号评估方法,在所提的一体化信号设计框架下推导了导航、通信、探测信号度量准则.最后,提出了一体化信号度量准则,为信号设计提供了可解释、可量化的优化目标,并讨论了一体化信号设计需要考虑的部分约束,包括能量约束、电磁频谱约束、峰均比等.

基于通信信号的水下目标主动探测多普勒估计与补偿方法

水下探测通信一体化利用通信发射信号进行目标主动探测,而多普勒效应的存在使得主动探测中目标参数估计性能恶化。为了消除多普勒效应的影响,提出一种基于频谱细化与校正的联合多普勒估计和补偿方法。该方法利用通信发射信号中的同步头信号获取目标回波信号时延,截取信号中的单频信号段。再利用离散傅里叶变换(DFT)求得单频信号段最大幅值所对应的频率,并在该频率附近范围内进行频谱细化与校正求出频率偏移量,从而估计出多普勒因子,并根据所估计的多普勒因子对接收的目标回波信号进行补偿。仿真结果表明,所提的频谱细化与校正联合多普勒估计与补偿方法提高了多普勒估计精度,使多普勒补偿后的信号与发射副本相关处理增益增加,提高了波达方向(DOA)估计性能,并且对不同多普勒效应具有良好的鲁棒性。

联合波形选择和PRI捷变探通一体化波形设计

针对应用相位调制于线性调频(LFM)的探通一体化波形设计方法中自相关旁瓣水平高且误符号率较高的问题,文中提出了联合正交波形选择和脉冲重复间隔(PRI)捷变的双重索引调制方法。首先,通过对LFM波形附加扰动相位实现有良好自相关和互相关性能的正交波形集。其次,详细给出了通信信息的调制和解调方法。最后,结果表明设计的一体化波形不仅能满足雷达探测性能而且具有良好的自相关特性,此外在低信噪比条件下误符号率低。

一种基于贪心算法的雷达网通信资源调度策略

针对组网雷达探测通信一体化的需求,从适应组网雷达通信拓扑时变和时间资源动态优化角度出发,提出了一种基于贪心算法的雷达组网通信资源调度策略。该方法建立了一种基于雷达时分通信的矩阵拓扑模型,用于实现通信节点应答冲突的预判与规避,同时根据通信矩阵拓扑特征,以最大时间资源节省为目标构建了贪心策略,获得了优化的时间资源调度方案。通过仿真分析表明,文中方法可有效解决组网雷达因通信时长和节点数量动态变化引起的资源规划问题,有效降低雷达时间资源消耗。

太赫兹超材料相控阵天线波束宽度调控方法

太赫兹超材料相控阵由于其强大的波束操纵能力在探测与通信一体化系统中具有重要的应用价值。为了提升系统的通信和探测性能,需要太赫兹超材料相控阵能够实现宽波束和窄波束的灵活切换。提出了一种基于反相位间隔(反相)编码的太赫兹超材料相控阵天线波束宽度调控方法。通过天线3 dB波束宽度表达式和目标波束宽度逆推阵列规模,保持其相位编码不变并对该阵列规模外的其余阵元进行反相编码,旨在实现相位相反相消。仿真结果表明,所提方法可以准确地调控太赫兹超材料相控阵天线的波束宽度,实现宽波束和窄波束的灵活切换。

城市环境下反无人机技术发展设想

无人机的管控是未来城市低空安全管理不能回避的问题。现有反无人机的探测手段在城市环境下受遮蔽和复杂电磁环境影响,探测设备发挥的效能有限,处置设备又会给日常电磁环境带来影响。本文分析了反无人机技术发展现状及面临的难点问题,结合最新电子信息技术进展,提出未来城市环境下反无人机技术发展设想。

利用多级时延估计与传递函数拟合的水下自干扰抑制法

提出了一种利用传递函数拟合与多级时延估计相结合的自干扰抑制方法来抑制接收信号中的强自干扰信号。首先通过频域解卷积估计发射泄漏的传递函数,进而构建出基本的对消信号,再通过互相关法与互谱法相结合的多级时延估计,精细补偿对消信号,获得良好的自干扰抑制效果。对实际海试数据的处理结果表明,当采用无人水下航行器(UUV)搭载一体化系统,在舷侧阵工作扇面内发射多帧线性调频(LFM)信号对目标船进行有源探测时,该方法的抑制比可达36 dB,且使得可检测回波的信干比从-30 dB降低到-55 dB,对后续的自干扰信号存在同样的抑制效果。以上结果表明该方法可抑制强自干扰信号,呈现出了较强的稳定性,使得淹没于强自干扰信号中的回波信号得以检测。