雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)研究

張征 畢皓澤

【摘要】早在第一次世界大戰(zhàn)的時(shí)候，人們就已經(jīng)開始了對(duì)電子戰(zhàn)的運(yùn)用，并意識(shí)到了電子戰(zhàn)在戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)勝負(fù)的影響，使得各個(gè)國(guó)家不斷整合人力物力投入到雷達(dá)與通信一體化的研究方向。與此同時(shí)，我國(guó)在雷達(dá)與通信一體化的研究上也取得了很大的進(jìn)展。本文旨在對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)的一體化測(cè)向技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)此提出自己的觀點(diǎn)和看法。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá);通信信號(hào);一體化;測(cè)向技術(shù)

現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境瞬息萬變，對(duì)電磁性能要求越來越高，雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等設(shè)備的頻譜覆蓋率越來越廣，并且在一定的區(qū)域內(nèi)往往會(huì)密集大量的電子設(shè)備。因此，當(dāng)前日益復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境已經(jīng)不能再使用簡(jiǎn)單、獨(dú)立的電子設(shè)備進(jìn)行作戰(zhàn)?，F(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)要求電子設(shè)備要功能齊全，要具有很好綜合化性能和一體化性能。所以，不斷加大對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)的研究就顯得尤為重要[1]。實(shí)際上，雷達(dá)信號(hào)和通信信號(hào)存在很多不同的地方，這就對(duì)二者一體化的研究出了第一道難題。但同樣二者也有相通之處，這就為二者實(shí)現(xiàn)一體化準(zhǔn)備了前提條件。事實(shí)上雷達(dá)信號(hào)和通信信號(hào)有些大致相同理論基礎(chǔ)、一致的系統(tǒng)組成以及近乎重疊的信號(hào)覆蓋范圍。本文將以軟件無線為前提，對(duì)實(shí)現(xiàn)更好的雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)進(jìn)行研究。

1.研究現(xiàn)狀

1.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電子系統(tǒng)的一體化研究從上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)開始了，起步較早，相對(duì)而言在雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)方面的研究也更加先進(jìn)。

2003年，雷達(dá)和通信系統(tǒng)集成已經(jīng)在LFM信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明雷達(dá)接收機(jī)和通信接收機(jī)的性能都得到了很大的提高[2]。2005年，Hu Fei對(duì)步進(jìn)頻率連續(xù)波形進(jìn)行了研究，并提出了一種針對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)進(jìn)行分割的技術(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雷達(dá)性能良好且通信誤碼率也有很大降低。2013年雷達(dá)與通信一體化波形進(jìn)行了具體的實(shí)現(xiàn)?；谶@一準(zhǔn)則，還對(duì)一體化過程中的整體硬件、調(diào)制設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并提出了實(shí)現(xiàn)一體化系統(tǒng)的兩種方法，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這種想法的可行性。2016年，對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)一體化波形生成系統(tǒng)進(jìn)行了最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。過程中對(duì)頻率不穩(wěn)定問題進(jìn)行了分析，然后基于FPGA和DSP技術(shù)對(duì)一體化做了最優(yōu)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法對(duì)輸出頻率的穩(wěn)定起到了很好的作用[3]。

1.2國(guó)內(nèi)研究狀況

直到本世紀(jì)初國(guó)內(nèi)才對(duì)綜合電子戰(zhàn)真正意義上進(jìn)行了研究。2002年，徐崔春老師提出了雷達(dá)與干擾機(jī)一體化信號(hào)共享的的設(shè)想。2006年，張勇老師對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了一種混沌一體化系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了系統(tǒng)在信號(hào)共享上的可行性。2013年，劉志鵬老師提出了雷達(dá)通信波形分離算法，首先對(duì)雷達(dá)信號(hào)和通信信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加，然后再利用盲信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)分離，這種方法的可行性在實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證[4]。2014年，胡飛老師研究網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)通信的一體化，這種方法可有效的使雷達(dá)收集到通信信號(hào)，從而較少的受雷達(dá)性能影響。

2.雷達(dá)與通信信號(hào)的基本特點(diǎn)

2.1電磁頻段

雷達(dá)信號(hào)與通信信號(hào)所占用的電磁頻段是不一樣的，在大多數(shù)情況下，通信信號(hào)的電磁頻段要小于雷達(dá)信號(hào)的電磁頻段。通信信號(hào)的占據(jù)頻段可分為高頻段、甚高頻段和特高頻段三個(gè)層次。但是在一般情況，通信偵察系統(tǒng)所覆蓋的頻譜范圍大都在2-2000MHz之間。

與通信相比，雷達(dá)工作頻譜范圍要寬很多，大多在0.5GHz-18GHz之間。但是通過對(duì)二者頻譜覆蓋范圍進(jìn)行比較也可以看出二者雖有不同，但也有重疊。因此，通過研究可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)和通信信號(hào)的兼顧，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的一體化接收。

綜上所述，目前雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)已經(jīng)成為了各國(guó)研究的重要領(lǐng)域。事實(shí)上，雷達(dá)設(shè)備和通信設(shè)備在很多方面的應(yīng)用上都處于單一狀態(tài)，不但造成了電子設(shè)備資源的浪費(fèi)，還對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形成了很大的阻礙[5]。因此，加快促進(jìn)雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以在有效節(jié)約電子資源的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息集合的統(tǒng)一處理。

2.2信號(hào)寬帶

雷達(dá)信號(hào)和通信信號(hào)在寬帶上也存在差異，相比較而言，雷達(dá)信號(hào)的寬帶要寬一些，通信信號(hào)的寬帶一般用kHz來表示，而雷達(dá)信號(hào)的寬帶則需要用MHz來表示。但是在調(diào)頻信號(hào)上，寬帶則可以有幾百M(fèi)HZ到1GHz不等。

2.3信號(hào)波形

連續(xù)波和脈沖調(diào)制波是雷達(dá)信號(hào)的兩種主要波形，其中以脈沖調(diào)制波最為常見。連續(xù)波是通信信號(hào)的主要波形，但也存在間斷波形這種特殊的通信信號(hào)。

2.4調(diào)制方式

雷達(dá)信號(hào)與通信信號(hào)的調(diào)制方式有很多種，其目的是為了更準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，并提高抗干擾能力。

雷達(dá)信號(hào)與通信信號(hào)的基本特點(diǎn)對(duì)一體化測(cè)向技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)可以提供很好的參考，根據(jù)一體化的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)測(cè)向技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行總體的流程設(shè)計(jì)，然后對(duì)雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)的主要模塊和各個(gè)模塊的功能進(jìn)行分析與介紹，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)與運(yùn)行時(shí)序的交互影響。

4.結(jié)束語

基于測(cè)向技術(shù)的雷達(dá)通信一體化的特殊之處在于將通信信號(hào)隱藏于雷達(dá)信號(hào)之中，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜多電子裝備平臺(tái)中雷達(dá)和通信信號(hào)能量和時(shí)間的完全一體化。因此，深入研究雷達(dá)與通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)可為我國(guó)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)通信裝備一體化奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，能在雷達(dá)通信信號(hào)一體化測(cè)向技術(shù)理論、波形設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面取得原創(chuàng)性成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉玉濤，詹平，梁晨，呂玉靜，李根.基于MIMO-OFDM的雷達(dá)通信一體化收發(fā)方法[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2019，27（08）：202-206.

[2]劉澤彬. 毫米波頻段雷達(dá)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)電磁兼容分析與一體化設(shè)計(jì)[D].北京郵電大學(xué)，2019.

[3]張春蕾. OFDM雷達(dá)通信一體化信號(hào)設(shè)計(jì)與峰均比降低技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué)，2017.

[4]楊小琪. 基于OFDM通信信號(hào)的無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2016.

[5]趙志龍，蔣德富，潘鎮(zhèn)鋒，張佳祺.一種新型雷達(dá)通信一體化信號(hào)調(diào)制解調(diào)方法[J].信息技術(shù)，2016（05）：126-129.