一种低空泛探凝视感通基站实现方法与流程

本发明涉及低空感知与通讯相关，尤其涉及一种低空泛探凝视感通基站实现方法。

背景技术：

1、低空经济是一种以低空监控为基础，以低空通讯为依托，以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为核心，以载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。主要包含低空制造、低空飞行、低空保障及综合服务等重点方向，具有辐射宽、产业链长、成长性和带动性强等特点。低空经济发展引领城市管理、交通旅游、农林植保、应急救援、物流配送、公共安全等诸多领域发展。无安全不低空，低空安全监控是低空经济底座，基础中的基础，低空安全监控离不开低空感知能力与通信能力支撑，行业发展监管先行，目前低空飞行密度大、频次高、类型多、安全隐患高，缺乏高效的技术监控手段。基于广域感知与通信融合，综合利用人工智能建立低空空域三维网格化低空飞行安全监管体系，确保低空空域有效管控，是低空经济的重要基础保障和安全底座。5g-a以通融感，在网络通讯的基础上利用通讯辐射信号感知周围环境目标信息，基站aau（有源天线）能够提供独立的对地、对空波束，感知过程中网络按照业务需求触发、修改或结束感知流程、调度无线资源、处理数据、开放结果。从通讯角度设计，5g-a通感融合需要分出通讯空口资源用于感知，降低了通讯性能，从感知角度，由于难以贯彻雷达经典空时频探测体制限制了其感知性能。使得5g-a通感基站与传统雷达探测相比还有较大差距，通强感弱现状短期难以突破。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低空泛探凝视感通基站实现方法，旨在解决上述背景技术中提出的现有的5g-a通感融合技术试图通过网络通讯信号感知环境，但其设计本质上“以通融感”，需分出部分空口资源用于感知，这既降低了通讯性能，又因难以贯彻雷达经典探测体制而限制了感知性能，导致“通强感弱”，与传统雷达相比存在较大差距，短期内难以突破的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低空泛探凝视感通基站实现方法，包括以下步骤：

3、s1、设计感通基站总体架构：设计一种包含宽带有源天线单元(aau）、通讯基带处理单元(bbu）和感知数据处理单元(dpu）的感通融合架构，以感知为核心融合通讯功能，采用收发分置与自适应频率分集工作方式，使感知信号与通讯信号在所述aau中通过不同的工作频率同时发射与接收，且感知通道与通讯通道独立工作，共享空口资源；

4、s2、设计所述aau：配置所述aau采用宽波束发射、窄波束接收模式，并通过数字波束形成(dbf）在接收端同时产生多个高增益窄波束，以泛探凝视模式持续覆盖预定全空域，所述aau的工作频率范围为0.3ghz至36ghz，并支持在窄带工作与宽带跳频工作模式间切换；

5、s3、设计所述bbu：用于处理从所述aau接收的通讯信号iq数据，实现全空域泛在通讯；

6、s4、设计所述dpu：用于处理从所述aau接收的多波束感知信号，实现主被动融合的全空域泛探测量，并将感知数据发送至所述bbu进行网络传输。

7、优选的，步骤s1中，所述aau的物理结构为薄方形五面阵，包括四周的四个阵面和一个顶部阵面，四周四个阵面用于低空数字波束形成(dbf）多波束泛探凝视，覆盖低空全空域，顶部单阵面用于中高空dbf多波束泛探凝视，覆盖中高空全空域。

8、优选的，步骤s2中，所述四周的每个单阵面及顶部单阵面均包括至少一个发射阵列和至少三个接收阵列，所述发射阵列集成多组发射阵元，以宽波束覆盖对应空域，所述接收阵列采用多组倍频程以上带宽的宽带辐射器，形成全数字二维dbf多波束，或方位向dbf多波束覆盖结合俯仰向波束形成(bem）芯片波束扫描。

9、优选的，步骤s2中，所述aau的发射过程具体包括：分别将来自bbu的通讯发射数据和来自dpu的感知发射数据，经数模转换(da）和上变频滤波后，进行合路形成一路频率分集信号，经功率放大后由天线辐射；其中，感知发射通道的本振频率可根据系统参数自动跳变。

10、优选的，步骤s2中，所述aau的接收与信号处理过程具体包括：接收天线收到的空间信号经低噪声放大和变频滤波后，分离为通讯中频信号与感知中频信号，两路信号分别经模数转换(ad）和数字波束形成(dbf）处理，dbf处理后，将形成的多波束通讯信号iq数据发送至bbu，将形成的多波束感知信号进行脉冲压缩、动目标检测(mtd）及恒虚警(cfar）检测，并将各波束通道的检测数据发送至dpu。

11、优选的，所述dpu实现的感知测量包括主动感知模式和被动感知模式，所述主动感知模式利用自身发射的信号回波进行探测，所述被动感知模式包括利用外部辐射源信号进行探测，以及利用目标反射广播电视及通讯基站等辐射源信号进行探测。

12、优选的，在所述主动感知模式下，通过对所述多波束感知信号进行微多普勒检测和二维单脉冲测角处理，实现对低空飞行目标的精确测距、测速、测角及目标识别。

13、优选的，所述方法还包括链路参数计算步骤，用于确定系统关键参数，具体包括：

14、基于通讯链路方程计算通讯链路，其中路径损耗；

15、基于雷达链路方程，计算感知链路，其中路径损耗；

16、其中，为发射功率，为发射天线增益，为接收天线增益，为波长，为作用距离，为目标截面积。

17、优选的，步骤s2中，所述aau还包括检测校准系统，该系统包括时钟模块、目标模拟器模块和变频滤波模块；所述时钟模块用于产生系统所需的基准时钟和本振信号，所述目标模拟器模块用于对发射信号进行采样、数字储频和调制，以生成模拟目标回波信号，所述变频滤波模块用于将所述模拟目标回波信号和连续波校准信号上变频后，通过校准网络馈入接收通道，以完成对系统发射、接收及感知通道的幅相一致性检测与校准。

18、优选的，所述方法实现的感通基站，用于为低空空域的三维数字化空间栅格监控平台提供融合感知与通讯数据的基础支撑，所述数据包括低空飞行器、地面行人车辆、水面船艇、低空频谱、气象及环境信息。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1.本发明从根本上改变了传统“以通融感”（通信为主，感知为辅）的设计思路，首创“以感融通”的一体化架构。通过“收发分置”与“自适应频率分集”技术，使感知与通信信号在同一基站中独立、并行、无干扰地工作，彻底解决了现有5g-a通感基站“通强感弱”的核心瓶颈，为高性能感知建立了专属链路。

21、2.采用“宽发窄收”结合“全数字波束形成（dbf）多波束”技术，实现了对全空域的持续凝视覆盖。这种模式将测距、测速、测角精度提升10倍以上，目标识别率达98%以上，并显著增强了对抗复杂环境（如城市多路径）和有意干扰（如跳频抗干扰）的能力，实现了从“扫描发现”到“凝视洞察”的质变。

22、3.系统工作在0.3-36ghz极宽频段，可根据需要（日常/战时）在窄带通信、宽带跳频、主动探测、被动侦测等多种模式间灵活切换。它将主动雷达、被动雷达、频谱侦测与泛在通信等功能深度融合于一体，成为一个能够同时为低空监管、安全防御、网络连接和ai数字化空间提供核心数据的基础设施平台。