分布式电磁频谱监测定位系统设计

现代战争中,有效的电磁频谱管理是打赢电磁频谱战的关键。为提升电磁频谱管理能力,提出了分布式电磁频谱监测定位系统,采用分段射频采样方法进行全频带监测,同时采用Chan算法进行定位方程计算。系统具备电磁环境全频段实时监测能力,同时可以对威胁辐射源进行到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)高精度定位。开展了城市环境中的电台信号监测实验和海上作战场景中辐射源定位仿真验证,实验结果证明该系统能够实现对电磁信号的实时监测和精细化分析。系统整体定位误差小于100 m,重点区域定位误差小于35 m,能够实现辐射源的高精度定位。本系统能够满足电磁频谱管理的需求,对我国电磁频谱战系统的发展具有参考意义。     

基于NAND FLASH高速海量存储系统设计

文中以宽带雷达信号记录为背景,介绍了一种基于NAND FLASH的高速海量存储系统的组成机制和设计方案。系统采用NAND FLASH作为存储介质,FPGA作为主控芯片,通过跨LUN流水操作和ECC校验,实现对高速实时数据的可靠存储。并提出一种有效的坏块管理机制,较为高效地完成坏块管理,同时节省了系统资源。实验结果表明,系统可以以600MB/s的写入速率,300MB/s的读取速率稳定工作。为宽带雷达信号的实时记录研制提供了有力的技术支撑。     

物联网智能无线节点自动监控数据采集系统设计

在物联网环境下进行无线节点自动监控数据采集,提高数据检测和诊断分析能力,提出基于动态增益控制和DSP高速信号处理的物联网智能无线节点自动监控数据采集系统设计方法。基于微机总线技术进行无线节点自动监控数据采集系统的总体设计,系统主要包括DSP处理器和PCI总线两大功能模块设计,数据采集的传感器基阵由多传感信息融合的无线监测节点组成,设计收发转换电路和功率放大电路实现采集数据的信号放大和数/模转换。采用动态增益控制方法实现采集数据的放大和滤波处理,基于DSP信号处理器进行自动监控数据采集系统的集成设计。测试结果表明,采用该系统进行物联网智能无线节点自动监控数据采集,能实现持续的大于15 MB/s的实时数据采集和记录,总线持续数据传输速率超过20 MB/s,峰值传输速率也可超过33 MB/s,满足实时记录无线节点自动监控数据的需求。     

基于共享数据库的空间电磁环境监测方法与系统

提出一种基于共享数据库技术的空间电磁环境监测系统方案,设计机载现场可编程门阵列(FPGA)核心频谱采集分析模块,开发信号传输链路、数据处理及系统显示控制软件。基于共享数据库技术,利用无人机(UAV)机载信号采集模块,将测量到的空间频谱数据和地理位置信息实时回传;终端显示控制系统将监测数据分别以频谱图和辐射热图的方式,在数字地图上对所测空间区域电磁频谱分布实时直观显示,将电磁频谱监测从地面扩展到三维空间。试验证明,本系统可高效灵活地监测空间频谱的实时变化情况,为频谱管理、空间电磁环境实时监测以及发射源侦测定位提供重要的技术支撑。     

基于FPGA的频谱分析系统的设计与实现

设计与实现了一种以FPGA为核心的实时频谱分析系统。系统包含"实时频谱监测"和"实时频谱仪"2种频谱分析模式。"实时频谱监测"模式采用FFT算法设计实现,用于对信号的实时监测;"实时频谱仪"模式采用DFT算法设计实现,用于信号的细致分析。实验证明,系统充分利用了FPGA芯片的资源,具有实时性好、频谱分析参数可调、多通道循环切换分析等特点。目前该系统已成功应用于HFC双向网络反向通道噪声的频谱分析和监测之中。     

HFC反向通道噪声监测和抑制系统

设计了一种HFC反向通道噪声监测和噪声抑制系统,采用S3C4510B ARM芯片构架以太网应用系统,采用TMS320C6713B DSP芯片对采集的大容量数据进行实时频谱分析,利用FPGA芯片实现高速数据缓存和系统的逻辑控制.试验表明该系统能对HFC反向通道的信号进行实时采集和高速处理,可有效地对HFC反向通道进行维护.     

基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究

无线电设备数量剧增,信号体制和调制方式逐渐复杂化,给电磁频谱监测工作带来巨大挑战.主要研究了基于实时频谱分析技术的电磁频谱监测技术.首先描述了跳频、猝发以及线性调频信号等信号体制的特征,接着对实时频谱分析技术中用于电磁频谱监测的几个重要工具进行了分析,最后利用2台信号源和1台实时频谱分析仪分别搭建复杂电磁环境和频谱监测...     

分布式频谱监测系统研究

随着各种用频设备广泛应用于各个领域,电磁环境日趋复杂。针对以上问题,在此首先对现有的频谱监测系统相关技术进行了深入研究,分析了其各自特点,并在此基础上论述了课题采用分布式频谱监测系统的原因;其次,针对实际的需求提出了基于中间件的分布式频谱监测系统的设计思想,将中间件技术应用到分布式频谱监测系统,在多测试任务时,利用中间件实现测试任务的分发及结果数据的回传;最后,对其中的中间件模块进行了设计。     

采用Weltch谱估计法的宽带频谱监测系统设计

针对通信过程中异常信号干扰和频谱资源利用紧张的问题,设计了频谱监测系统,FPGA进行数字下变频(DDC)和傅里叶变换(FFT),OMAPL138进行数据的运算及显示。针对实时频谱带宽较窄的问题,采用扫频和FFT相结合的方式来实现宽带频谱的采集分析。采用Weltch谱估计的方法,提高了在最小频率分辨率的频谱刷新速率。在FPGA硬件平台上进行仿真验证,测试结果表明,采用Weltch法的频谱刷新时间是直接FFT法的1/13。     

计算机辅助频谱监测系统在卫星通信系统中的应用

计算机辅助频谱监测系统（CAMS）通过计算机对频谱分析仪进行控制，实现频谱信息的采集与处理、可对载波进行24小时不问断连续监测，及时发现各种频谱干扰及发射、接收信号异常情况，对频谱实时记录，并可以方便地由远程计算机登录到监控机房的监测计算机上，进行实时操作与查询。     

基于OFDM技术和自组网技术的海上频谱感知传输系统研究

控制电磁频谱权成为控制信息权的核心,战场频谱管理是夺取控制电磁频谱权的重要保障.电磁频谱监测与管理系统中需要进行频谱信息的传输,而数据传输系统就是实现这个功能的关键.由于海上气象条件复杂,网络信号稳定性不佳,舰载电磁监测设备远离海岸而且机动性强.针对这一点,提出了一种基于OFDM技术与移动自组网技术的海上频谱感知传输系统,完成监测信息的远程实时传输.     

多通道VPX总线固态数据记录回放系统

为满足数字阵列雷达回波数据的实时记录和回放需求,设计并实现了一种多通道VPX总线固态数据记录回放系统。该系统基于ARM-FPGA架构和大容量NAND Flash芯片阵列进行设计,存储容量大,可靠性高,系统设计总记录容量为1.5 TB,总数据记录速率高达640 MB/s,可同时完成4通道光纤数据的实时记录或回放。     

基于 CDMA 网络监测系统的研究

将CDMA2000作为无线频谱移动监测系统中数据传输的通道,为无线频谱移动监测系统提供实时的数据,它使得无线频谱移动监测系统更为方便和快捷地对系统内的各种资源进行管理     

高速运动目标的宽带回波仿真和成像

利用图形电磁计算方法，提出了针对高速运动目标电磁散射数据的仿真方法，以宽带线性调频信号为例仿真得到高速空间目标的电磁散射数据，并对宽带仿真数据进行逆合成孔径雷达（ISAR）成像处理。ISAR处理结果表明，电磁散射仿真数据的一维像散射点具有明显的频谱展宽，与理论分析结果完全一致。利用针对高速运动目标的ISAR成像方法，可以得到清晰的目标高分辨像。此外，图形电磁计算方法GRECO计算效率高，可以快速获得目标的宽带散射特性，因此，文中的电磁散射仿真方法具有良好的应用前景。     

基于网络化协同感知的频谱获取新方案

针对电磁域从时、频、空、能、码等任何一个维度来"绘制"射频电磁频谱图的迫切需求,提出了一种基于网络化主动协同感知的无线电频谱图获取解决方案。该方案充分考虑利用已有的频谱感知设备,采用分布式网络化协同方式,通过合理部署多个不同型号的监测设备,提高感知灵敏度和准确度;设计了协同感知频谱中不同阶段的数据融合工作方式;采用了分布式ETL处理技术,减少了实时数据传输对网络传输带宽的要求,初步实现了海量原始频谱监测数据的迁移、转化和处理。该方案可应用于基于认知无线电的协同频谱感知系统中。     

宽带实时频谱分析技术及其应用

宽带实时频谱分析技术主要用于各类宽带辐射源信号的侦察、捕获与分析。本文分析了宽带条件下实时频谱分析面临的挑战,重点分析了宽带实时频谱分析的概念、系统结构、实现原理以及关键技术,介绍了相关技术在频谱监视以及信号侦察中的应用示例,随着应用的深入以及一些新的理论方法的不断完善,该技术在复杂宽带信号分析方面具有很好的应用前景。      

一种低速采样的协同宽带频谱感知方法

频谱感知是通信系统抗干扰和智能化的关键能力.针对认知无线电系统窄带频谱感知技术受制于数模转换器件的发展水平,难以解决认知无线电系统宽带、实时频谱感知的问题,提出一种多节点协作的认知无线电系统宽带频谱感知方法.该方法设计由多个认知节点对目标频段执行次奈奎斯特采样来降低采样速率,采用能量检测方式对采样矢量进行集中式融合判决,实现宽频段范围内干扰信号的谱定位和判断,降低各个感知节点的采样速率,支撑认知网络系统构建高实时、宽频带频谱感知的能力.计算机仿真试验结果表明,所提方法达到90％检测概率时压缩比要求为0.025,具有可靠性与有效性.     

一种试验场无线电辐射源模拟器测量与监视系统

基于超宽带采集存储技术构建了测量与监视系统，实现了对无线电监测系统试验场中的模拟无线电监测目标信号群的测量与监视。重点研究了基于并行交替采样的超宽带信号高速采集技术、基于固态磁盘(Solid-State Disk,SSD)阵列流水拼接的海量数据实时存储技术和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的超宽带信号频谱分析技术等关键技术。测量与监视系统工作频率范围为1.5 MHz～22 GHz，单通道采集速率可达5 GB/s，三通道实时带宽达到6 GHz，最大存储容量达到48 TB，满足对无线电监测系统试验场中通信、导航、雷达等多路模拟无线电监测目标信号进行测量与监视的使用需求。     

宽带卫星通信系统的安全防护架构研究

针对宽带卫星通信系统安全防护的需求,提出了一种宽带卫星通信系统的安全防护总体架构,采用三级防护层级模式切换,通过对电磁环境感知、宽带动态频谱管理、综合分析与决策和资源分配辅助实现,保证系统可通性的同时,提升系统频谱利用效率和抗干扰防护能力。     

一种高速大容量图像存储装置的关键技术研究

针对高速图像采集存储要求,设计一种高速大容量存储装置。该装置以FPGA为主控芯片,以FPGA内部集成的高速串行收发器Rocket I/O GTP作为图像数据接收单元,通过FPGA控制MCB硬核操作2片DDR2 SDRAM构成兵乓缓存单元,以32片NAND FLASH组成的阵列为存储单元,采用交叉双平面页编程技术对FLASH进行数据存储。实现了对3个速率为50 MB/s的图像通道数据实时采集存储。通过对FLASH阵列中的图像数据进行回读分析,测试结果无误,验证了系统功能的有效性和可靠性。