一种二次雷达信号动态编码系统、方法、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种二次雷达信号动态编码系统、方法、电子设备及介质。


背景技术：

2.航管或军用领域二次雷达信号特征为一组特定数量、宽度和间隔的脉冲序列组成，其编码方法一般为按照信号特征设计固定编码算法，一般不具备实时调整编码参数或新增一组编码的能力。
3.某些应用场景下，如二次雷达干扰图案设计或抗干扰性能验证等场合下，需通过上位机软件实时修改编码信号的样式，传统编码算法难以适应动态编码的应用场景。主流方法为采用类似脉冲发生器设备实时设置产生编码信号，并将编码信号经通用信号源调制发射。
4.采用通用脉冲发生器设备实现二次雷达信号动态编码主要存在以下缺点：1)通用脉冲发生器采购成本较高，且设备体积较大不利于系统集成及使用；2)通用脉冲发生器操作控制难以与系统上位机软件整合，不利于上位机统一管控；3)通用脉冲发生器只能产生脉冲编码，与系统信号处理单元、功放单元配合工作存在控制交联上的困难，且无法每个脉冲的功率衰减和调制方式进行精细控制。


技术实现要素：

5.本发明提供一种二次雷达信号动态编码系统、方法、电子设备及介质，解决了当前具备任意编码功能设备费用高、使用不便、集成困难等问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：一种二次雷达信号动态编码系统，包括运行在显控计算机上的第一编码信号模块、运行于信号处理单元上的第二编码信号模块，其中，所述第一编码信号模块基于二次雷达脉冲特征进行动态建模生成并管理编码数据包，然后将所述编码数据包发送至第二编码信号模块，所述第二编码信号模块用于将所述编码数据包根据第二预设规则进行检查，并将二次雷达脉冲信号基于编码数据包进行处理，得到编码调制后的预发射基带iq数据，并将所述预发射基带iq数据传输至发射单元数模转换机放大辐射。
7.作为优化，所述第一编码信号模块包括：人机交互输入单元，用于接收人为设定的二次雷达脉冲信号的建模参数，所述建模参数包括脉冲周期参数、脉冲宽度参数和脉冲间隔参数；编码信号建模单元，用于根据所述建模参数基于第一预设规则对所述二次雷达脉冲信号进行建模；编码数据包生成单元，用于将所述建模参数、二次雷达脉冲信号以及脉冲相关参数按照设定的数据格式进行封装，得到以标准的脉冲描述字数据包形式表示的编码数据
包；数据发送单元，用于发送所述编码数据包；编码数据存储管理单元，用于存储所述编码数据包。
8.作为优化，所述第二编码信号模块包括：数据接收单元，用于接收所述编码数据包；编码数据解包单元，用于对所述编码数据包进行解码；编码数据规则检查单元，用于对解码后的所述编码数据包根据第二预设规则进行检查；任意编码算法实现单元，对检查后的所述编码数据包中的建模参数转换成以编码时钟周期为单位的时钟周期数，并基于建模参数将二次雷达脉冲信号依次编码，得到该二次雷达脉冲信号对应的二进制编码序列；编码信号调制单元，用于结合所述编码数据包中的各脉冲的功率衰减和调制方式，对所述二进制编码序列调制成基带iq数据；信号发送单元，用于将所述基带iq数据发送给发射单元。
9.作为优化，所述第二预设规则具体为：规则一、二次雷达脉冲信号的脉冲数量范围为[a，b]，a、b均为正整数，且a为范围下限，b为范围上限，若二进制编码序列对应的脉冲数量超出范围上限，则将该二次雷达脉冲信号超出范围上限对应的二进制编码序列设定为无效编码；规则二、二次雷达脉冲信号的所有脉冲的脉冲宽度范围均为[c，d]，c、d为正数；规则三、二次雷达脉冲信号中首个脉冲的脉冲间隔参数为0，非首个脉冲的脉冲间隔参数大于相邻前一个脉冲的脉冲宽度，且非首个脉冲的脉冲间隔参数与相邻前一个脉冲的脉冲宽度的差值大于e us，e为正数；规则四、脉冲相关参数中的编码周期为0时表示单次发射，非0时的所述编码周期应大于二进制编码序列对应的脉冲的所有脉冲间隔时间总和，且所述编码周期和所有脉冲间隔时间总和的差值应大于f us。
[0010]
作为优化，所述任意编码算法实现单元将二次雷达脉冲信号依次编码以得到该二进制编码序列的具体步骤为：a、设置脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3的参数；b、启动二次雷达脉冲信号后，所述脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3同时开始计数，当脉冲宽度值不等于0时表示有编码，输出ask标识记为1，当脉冲宽度值等于0时表示无编码，输出ask标识记为0；c、当脉冲宽度值等于首个脉冲宽度时，脉冲宽度计数器cnt1清零并中止计数，当脉冲间隔值等于相邻的首个脉冲和后一个脉冲之间的脉冲间隔时，脉冲间隔计数器cnt2清零，并重新计数；d、当编码序列最后一个脉冲完成编码之后，等待cnt3继续计数直至达到编码周期值时，表明当前编码序列已完成，脉冲宽度计数器cnt1和脉冲间隔计数器cnt2清零并中止计数，跳转至e，否则，将后一个脉冲视为首个脉冲且所述脉冲宽度计数器cnt1开始新的首个脉冲计数，返回步骤c；e、脉冲周期计数器cnt3清零并重新计数，脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器
cnt2重新启动下一个编码周期，并从编码序列起始位置重新编码，返回步骤c。
[0011]
作为优化，所述第一预设规则具体为：当二次雷达脉冲信号的脉冲宽度具有不同值时，取各脉冲宽度以及各脉冲间隔的最大公约数为1个编码宽度，且有脉冲信号为1，无脉冲信号为0；当二次雷达脉冲信号的脉冲宽度全部相同时，取各脉冲间隔的最大公约数为1个编码宽度，且有脉冲信号为1，无脉冲信号为0。
[0012]
作为优化，二次雷达脉冲信号的脉冲数量范围为[1，256]，脉冲宽度范围为[0.1，100000]，单位为us，非首个脉冲的脉冲间隔参数与相邻前一个脉冲的脉冲宽度的差值大于0.1us，编码周期和所有脉冲间隔时间总和的差值应大于0.1us。
[0013]
本发明还公开了一种二次雷达信号动态编码方法，使用上述的动态编码系统，包括：s1、对二次雷达脉冲信号进行建模，设定建模参数；s2、提取建模参数、二次雷达脉冲信号以及脉冲相关参数，并按照设定的数据格式进行封装，得到以标准的脉冲描述字数据包形式表示的编码数据包；s3、对所述编码数据包进行解码，解码后的所述编码数据包根据第二预设规则进行检查；s4、对检查后的所述编码数据包中的建模参数转换成以编码时钟周期为单位的时钟周期数；s5、依照二次雷达脉冲信号的脉冲顺序，基于建模参数对所述二次雷达脉冲信号进行编码，得到该二次雷达脉冲信号对应的二进制编码序列；s6、结合编码数据包中的各脉冲的功率衰减和调制方式，将二进制编码序列调制成基带iq数据，完成二次雷达动态编码。
[0014]
本发明还公开了一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的一种二次雷达信号动态编码方法。
[0015]
本发明还公开了一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种二次雷达信号动态编码方法。
[0016]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过设计第一预设规则，能够适应不同的二次雷达脉冲信号，适用性高；本发明的系统可通过软件升级的方式移植到现有具备二次雷达发射功能设备中，无需专门购买昂贵的专用编码仪器，费用较低。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：图1为二次雷达信号动态编码系统的结构示意图；
图2为实施例中第一序列编码seq1的时序图；图3为实施例中第一序列编码seq1的数字化模型示意图；图4为整个二次雷达动态编码流程图。
具体实施方式
[0018]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0019]
实施例1如图1所示，一种二次雷达信号动态编码系统，包括运行在显控计算机上的第一编码信号模块、运行于信号处理单元上的第二编码信号模块，其中，所述第一编码信号模块基于二次雷达脉冲特征进行动态建模生成并管理编码数据包，然后将所述编码数据包发送至第二编码信号模块，所述第二编码信号模块用于将所述编码数据包根据第二预设规则进行检查，并将二次雷达脉冲信号基于编码数据包进行处理，得到编码调制后的预发射基带iq数据，并将所述预发射基带iq数据传输至发射单元数模转换机放大辐射。
[0020]
具体的，所述第一编码信号模块包括：人机交互输入单元，用于接收人为设定的二次雷达脉冲信号的建模参数，所述建模参数包括脉冲周期参数、脉冲宽度参数和脉冲间隔参数；编码信号建模单元，用于根据所述建模参数基于第一预设规则对所述二次雷达脉冲信号进行建模；本实施例中，所述第一预设规则具体为：当二次雷达脉冲信号的脉冲宽度具有不同值时，取各脉冲宽度以及各脉冲间隔的最大公约数为1个编码宽度，且有脉冲信号为1，无脉冲信号为0。
[0021]
为更好描述本发明的实现过程，产生一组如附图2所示的第一编码序列seq1，该第一编码序列seq1由p1、p2、p3、p4共4个脉冲组成，其中，p2、p3、p4脉冲前沿相对p1脉冲前沿间隔分别为p21=2us，p31=5us，p41=8us，p1和p2脉冲宽度为pw12=0.8us，p3和p4脉冲宽度为pw34=1us，且第一编码序列seq1的重频周期为1ms。
[0022]
在人机交互界面完成第一编码序列seq1建模，第一编码序列seq1的各脉冲宽度不同，在人机交互界面中，“脉冲间隔”对应第一编码序列seq1的脉冲间隔和脉冲宽度的最大公约数，例如第一编码序列seq1的各脉冲参数分别为2us、5us、8us、0.8us和1us，则“脉冲间隔”参数取最小公约数0.2us；“脉冲宽度”栏的参数应与“脉冲间隔”栏的参数一致，均设置为最小公约数，即0.2us，表示1个编码宽度等于0.2us，周期为第一编码序列seq1重复周期取1ms，在“编码”参数栏直接输入“0”、“1”参数，其中“1”表示有编码，本实施例中的1个编码宽度为0.2us，“0”表示无编码，且每个“0”或“1”占据间隔为1个编码宽度。通过这样设置，可以使编码系统及方法适应不同的脉冲宽度。第一编码序列seq1如附图3所示。
[0023]
当二次雷达脉冲信号的脉冲宽度全部相同时，取各脉冲间隔的最大公约数为1个编码宽度，且有脉冲信号为1，无脉冲信号为0。
[0024]
假设存在第二编码序列seq2,其p1、p2、p3、p4脉冲宽度均为0.8us，脉冲间隔与第一编码序列seq1一致，则第二编码序列seq2建模时，“脉冲间隔”参数取各脉冲间隔2us、
5us、8us的最大公约数为1个编码宽度，即1个编码宽度等于1us，“脉冲宽度”参数取第二编码序列seq2的脉冲宽度0.8us即可，该情况下，第二编码序列seq2中“0”表示无编码，间隔1us，“1”表示有编码，脉冲宽度为0.8us，间隔1us，则第二编码序列seq2建模的最终二进制编码序列可简化为“101001001”。脉冲宽度包含在编码宽度内，即编码宽度1us中，有0.8us为脉冲宽度为，即0.8us有编码，默认0.2无编码。
[0025]
编码数据包生成单元，用于将所述建模参数、二次雷达脉冲信号以及脉冲相关参数按照设定的数据格式进行封装，得到以标准的脉冲描述字数据包形式表示的编码数据包。
[0026]
例如，提取第一编码序列seq1的建模参数、二次雷达脉冲信号以及脉冲相关参数，并按照表1的数据格式进行封装，封装后以标准的编码数据包形式表示第一编码序列seq1，记该编码数据包为data_seq1。
[0027]
表1 编码数据包格式
数据发送单元，用于发送所述编码数据包；编码数据存储管理单元，用于存储所述编码数据包。具体的，该编码数据存储管理单元可支持100条次雷达编码信号的存储、管理，处理能力优于现有技术。
[0028]
所述第二编码信号模块包括：数据接收单元，用于接收所述编码数据包；编码数据解包单元，用于对所述编码数据包进行解码；如图4所示，在接收到该编码数据包并解码后，先检查该编码数据包是否有效，如果有效，则将该编码数据包送入编码数据规则检查单元，如果无效，则丢弃该编码数据包。
[0029]
编码数据规则检查单元，用于对解码后的所述编码数据包根据第二预设规则进行检查，确保动态编码的正确性，根据第二预设规则检查该编码数据包中的脉冲描述字是否有效，如果有效，则将该脉冲描述字送入任意编码算法实现单元，如果无效，则丢弃该编码数据包。
[0030]
接上述举例，数据接收单元接收编码数据包data_seq1，应对编码数据包data_seq1中脉冲描述字进行有效性检查，结合二次雷达系统特征，制定的编码数据包的第二预设规则如下：规则一、二次雷达脉冲信号的脉冲数量范围为[1，256]，若二进制编码序列对应的脉冲数量超出范围上限，则将该二次雷达脉冲信号超出范围上限对应的二进制编码序列设定为无效编码；规则二、二次雷达脉冲信号的所有脉冲的脉冲宽度范围均应大于等于0.1us，且小于等于100ms；规则三、二次雷达脉冲信号中首个脉冲的脉冲间隔参数为0，非首个脉冲的其他脉冲的脉冲间隔参数大于相邻前一个脉冲的脉冲宽度，且非首个脉冲的脉冲间隔参数与相邻前一个脉冲的脉冲宽度的差值大于0.1us；规则四、脉冲相关参数中的编码周期为0时表示单次发射，非0时的所述编码周期应大于二进制编码序列对应的脉冲的所有脉冲间隔时间总和，且所述编码周期和所有脉冲间隔时间总和的差值应大于0.1us。
[0031]
任意编码算法实现单元，对检查后的所述编码数据包中的建模参数转换成以编码时钟周期为单位的时钟周期数，并基于建模参数将二次雷达脉冲信号依次编码，得到该二次雷达脉冲信号对应的二进制编码序列；通过第二预设规则检查后，将脉冲周期参数、脉冲宽度参数和脉冲间隔参数均转换成以编码时钟周期为单位的时钟周期数，例如编码时钟为40mhz，则1us转换成40时钟周期。
[0032]
本实施例中，所述任意编码算法实现单元将二次雷达脉冲信号依次编码以得到该二进制编码序列的具体步骤为：a、设置脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3的参数；b、启动二次雷达脉冲信号后，所述脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3同时开始计数，当脉冲宽度值不等于0时表示有编码，输出ask标识记为1，当脉冲宽度值等于0时表示无编码，输出ask标识记为0；c、当脉冲宽度值等于首个脉冲宽度时，脉冲宽度计数器cnt1清零并中止计数，当
脉冲间隔值等于相邻的首个脉冲和后一个脉冲之间的脉冲间隔时，脉冲间隔计数器cnt2清零，并重新计数；d、当编码序列最后一个脉冲完成编码之后，等待cnt3继续计数直至达到编码周期值时，表明当前编码序列已完成，脉冲宽度计数器cnt1和脉冲间隔计数器cnt2清零并中止计数，跳转至e，否则，将后一个脉冲视为首个脉冲且所述脉冲宽度计数器cnt1开始新的首个脉冲计数，返回步骤c；e、脉冲周期计数器cnt3清零并重新计数，脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2重新启动下一个编码，并从编码序列起始位置重新编码，返回步骤c。
[0033]
接上例，调用任意编码算法单元将按脉冲p1、p2、p3、p4顺序依次编码，具体方法为：设置脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3，启动编码后3个计数器（脉冲宽度计数器cnt1、脉冲间隔计数器cnt2、脉冲周期计数器cnt3）同时开始计数，当脉冲宽度值等于p1脉冲宽度时，脉冲宽度计数器cnt1清零并中止计数；当脉冲间隔值等于p1-p2脉冲间隔时，脉冲间隔计数器cnt2清零，并重新计数，脉冲宽度计数器cnt1开始p2脉冲计数，依次产生p2、p3、p4脉冲，p4脉冲计数完成后，脉冲宽度计数器cnt1和脉冲间隔计数器cnt2清零并中止计数，当脉冲周期计数器cnt3计数器达到编码周期值时，脉冲周期计数器cnt3计数器清零并重新计数，此时，脉冲宽度计数器cnt1和脉冲间隔计数器cnt2也启动第二个编码周期计数；当脉冲宽度值不等于0时表示有编码，输出ask标识记为1，根据脉冲宽度值以及编码宽度值得到对应的二进制中符号1的位数，当脉冲宽度值等于0时表示无编码，此时输出ask标识记为0，根据脉冲宽度值、脉冲间隔值以及编码宽度值得到对应的二进制中符号0的位数，最终得到第一编码序列seq1的二进制序列编码，即ask序列。
[0034]
编码信号调制单元，用于结合所述编码数据包中的各脉冲的功率衰减和调制方式，对所述二进制编码序列调制成基带iq数据；结合编码数据包data_seq1中各脉冲的功率衰减和调制方式，将ask序列调制成基带iq数据，完成二次雷达动态编码。通过图3中的“编码”框内二进制“0”和“1”序列直观设计编码图案。
[0035]
信号发送单元，用于将所述基带iq数据发送给发射单元。
[0036]
实施例2本发明还公开了一种二次雷达信号动态编码方法，使用上述的动态编码系统，包括：s1、对二次雷达脉冲信号进行建模，设定建模参数；s2、提取建模参数、二次雷达脉冲信号以及脉冲相关参数，并按照设定的数据格式进行封装，得到以标准的脉冲描述字数据包形式表示的编码数据包；s3、对所述编码数据包进行解码，解码后的所述编码数据包根据第二预设规则进行检查；s4、对检查后的所述编码数据包中的建模参数转换成以编码时钟周期为单位的时钟周期数；s5、依照二次雷达脉冲信号的脉冲顺序，基于建模参数对所述二次雷达脉冲信号进行编码，得到该二次雷达脉冲信号对应的二进制编码序列；s6、结合编码数据包中的各脉冲的功率衰减和调制方式，将二进制编码序列调制成基带iq数据，完成二次雷达动态编码。
[0037]
整个过程可以简单理解为：将编码数据包中“脉冲间隔”、“脉冲宽度”和“编码周期”等参数具体时间值规格化为编码时钟的周期数，再设计状态机控制多个计数器将编码数据包中的脉冲描述字还原成二进制脉冲序列，最后再结合每个脉冲功率衰减和调制方式参数，输出基带iq数据完成二次雷达信号动态编码。
[0038]
该系统可通过软件升级的方式移植到现有具备二次雷达发射功能设备中，无需专门购买昂贵的专用编码仪器，费用较低；且针对二次雷达应用需求，本发明具备按脉冲进行功率和调制方式控制的能力，当前技术手段不具备该功能，且本发明所涉及的运行在显控计算机上的第一编码信号模块为成熟的dll单元，可灵活集成到各种上位机软件中，集成性和实时性优于现有技术。
[0039]
实施例3本发明还公开了一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的一种二次雷达信号动态编码方法。
[0040]
实施例4本发明还公开了一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种二次雷达信号动态编码方法。
[0041]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。