[发明专利]一种靶场安控方法

权利要求书

1.一种靶场安控方法，其特征在于：具体包括如下步骤，

第一步，按照安控系统的工作环境选择安控指令的调制体制，在高信噪比环境中选择基于PCM-PSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制，在低信噪比环境中选择基于脉冲编码-直接序列扩频-二进制相移键控-调频PCM-DS-BPSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制；

第二步，安控信号的发射端按照第一步选择的调制体制对安控指令进行调制；

基于PCM-PSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的安控指令调制方法，方法原理如下：

发射端的基本信号源产生M个单音信号，其中的M-1个单音信号的频率与基频f₀成倍数关系，且互相正交，相邻频率间隔为f₀，即：

g_i(t)＝Acos(2πf_it),0≤t≤T (1)

f_i＝k_if₀,k_i＝k₁,k₁+1,…,k₁+M-2 (2)

式中g_i(t)是第i个单音信号的表达式，i＝1,2,…,M-1，A是单音信号的幅度，f_i是第i个单音信号的频率，T是主字母安控体制中的字母时间，t代表时间，k₁是第1个单音信号的频率与基频之间的倍数；

上述M-1个单音被用于主字母安控体制调制，其中第M-1个单音作为导频；主字母安控体制调制采用从M-1个单音信号中选择N个单音信号组合相加的方法表示一个字母；一条主字母指令由U个字母构成的地址字和W个字母构成的功能字组成；每个字母之间有一段无信号的间隔，指令结尾处用相同的D个无间隔的字母表示；定义基频的一个周期为子字母时间，每个字母持续时间为β个子字母时间，间隔为γ个子字母时间，字母速率为Z，得到的主字母信号表示为：

非主字母指令结尾部分时：

s_HA1(t)＝0,βT₀＜t≤(β+γ)T₀ (4)

主字母指令结尾部分时：

式中s_HA1(t)是非主字母指令结尾部分主字母信号的表达式，s_HA2(t)是主字母指令结尾部分主字母信号的表达式，f_k是主字母安控体制调制选择的N个单音信号中第k个单音的频率，T₀是主字母安控体制调制中的子字母时间；将s_HA1(t)和s_HA2(t)统一表示为主字母信号s_HA(t)；

基本信号源产生M个单音信号中的第M个单音信号的频率为f_M，被用于PCM-PSK调制，且码元速率为X；若采用多进制相移键控MPSK调制，PCM-PSK调制得到的调制信号表示为：

式中s_PSK(t)是PCM-PSK调制得到的调制信号的表达式，T_b是信息码元宽度，h(t)是成型滤波器的波形且成型滤波器的滚降系数为α，e^jθ是正弦信号的复数形式，θ_L是对应于多进制相移键控MPSK调制方式的L个可能的相位取值；

上述生成的s_PSK(t)信号的中心频率为f_M，频率范围为主字母信号s_HA(t)的频率范围为k₁f₀-Z～(k₁+M-2)f₀+Z；调制信号s_PSK(t)与主字母信号s_HA(t)之间存在着的频率间隔，为了确保两种信号之间的正交性，调制信号s_PSK(t)在生成后还需通过一个通带范围为的带通滤波器，同时主字母信号s_HA(t)也需通过一个通带范围为的低通滤波器，以达到限制信号带外能量，防止信号间相互干扰的目的；

由于经过低通和带通滤波器滤波之后的s_PSK(t)与s_HA(t)之间可视为相互正交，因此在FM调制前将s_HA(t)信号与s_PSK(t)信号相加，得到的信号表示为：

s_HA-PSK(t)＝s_PSK(t)+s_HA(t) (7)

式中s_HA-PSK(t)是s_HA(t)信号与s_PSK(t)信号相加得到的信号的表达式；

将上述信号进行FM调制得如下信号：

s_HA-PSK-FM(t)＝A_ccos[2πf_ct+K_FM∫s_HA-PSK(t)dt] (8)

式中s_HA-PSK-FM(t)是FM调制得到信号的表达式，A_c是FM调制载波幅度，f_c是FM调制载波频率，K_FM是调频系数；

s_HA-PSK-FM(t)信号是利用基于PCM-PSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制对安控指令进行调制后得到的最终生成信号；

基于PCM-DS-BPSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的安控指令调制方法原理如下：

发射端的基本信号源产生M个单音信号，其中的M-1个单音信号的频率与基频f₀成倍数关系，且互相正交，相邻频率间隔为f₀，即：

g_i(t)＝Acos(2πf_it),0≤t≤T (9)

f_i＝k_if₀,k_i＝k₁,k₁+1,…k₁+M-2 (10)

式中g_i(t)是第i个单音信号的表达式，A是单音信号的幅度，f_i是第i个单音信号的频率，i＝1,2,3,…,M-1，T是主字母安控体制中的字母时间，k₁是第1个单音信号的频率与基频之间的倍数；

上述M-1个单音信号被用于主字母安控体制调制，其中第M-1个单音信号作为导频；主字母调制采用从M-1个单音信号中选择N个组合相加的方法表示一个字母；一条主字母指令由U个字母构成的地址字和W个字母构成的功能字组成；每个字母之间有一段无信号的间隔，指令结尾处用相同的D个无间隔的字母表示；定义基频的一个周期为子字母时间，每个字母持续时间为β个子字母时间，间隔为γ个子字母时间，字母速率为Z，得到的主字母信号表示为：

非主字母指令结尾部分时：

s_HA1(t)＝0,βT₀＜t≤(β+γ)T₀ (12)

主字母指令结尾部分时：

式中s_HA1(t)是非主字母指令结尾部分主字母信号的表达式，s_HA2(t)是主字母指令结尾部分主字母信号的表达式，f_k是主字母安控体制调制选择的N个单音信号中第k个单音信号的频率，T₀是主字母安控体制调制中的子字母时间；将s_HA1(t)和s_HA2(t)统一表示为主字母信号s_HA(t)；

基本信号源产生M个单音信号中的第M个单音信号的频率为f_M，被用于PCM-DS-BPSK调制，PCM-DS-BPSK调制与PCM-PSK调制相比在PSK调制步骤前增加了一步直接序列扩频步骤，且PCM-DS-BPSK调制的信息速率为V，扩频码速率为Y；PCM-DS-BPSK调制得到调制信号表示为：

式中T_c是扩频码元宽度，h(t)是成型滤波器的波形且成型滤波器的滚降系数为α，d(t)是二进制基带信息，c(t)是扩频码序列；

上述生成的s_DS-BPSK(t)信号的中心频率为f_M，频率范围为s_HA(t)信号的频率范围为k₁f₀-Z～(k₁+M-2)f₀+Z，s_DS-BPSK(t)信号与s_HA(t)信号之间存在着的频率间隔；为了确保两种信号之间的正交性，s_DS-BPSK(t)信号在生成后还需通过一个通带范围为的带通滤波器，同时s_HA(t)信号也需通过一个通带范围为的低通滤波器，以达到限值信号带外能量，防止信号间相互干扰的目的；

由于经过低通和带通滤波器滤波之后的s_DS-BPSK(t)与s_HA(t)之间可视为相互正交，因此在FM调制前将s_HA(t)信号与s_DS-BPSK(t)信号相加，得到的信号表示为：

s_HA-DS-BPSK(t)＝s_DS-BPSK(t)+s_HA(t) (15)

式中s_HA-DS-BPSK(t)是s_HA(t)信号与s_DS-BPSK(t)信号相加得到的信号的表达式；

将上述相加后的信号进行FM调制得如下信号：

s_{HA-DS-BPSK-FM}(t)＝A_ccos[2πf_ct+K_FM∫s_HA-DS-BPSK(t)dt] (16)

式中s_{HA-DS-BPSK-FM}(t)是FM调制得到信号的表达式，A_c是FM调制载波幅度，f_c是FM调制载波频率，K_FM是调频系数；

s_{HA-DS-BPSK-FM}(t)信号是利用基于PCM-DS-BPSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制对安控指令进行调制后得到的最终生成信号；第三步，安控信号的接收端按照第一步选择的调制体制对接收信号进行解调并恢复出安控指令；

基于PCM-PSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的安控信号解调方法，具体如下：

接收端接收到的安控信号表示为：

s_in(t)＝A_incos[2πf_int+K_in∫s_HA-PSK(t)dt] (17)

式中s_in(t)是接收安控信号的表达式，A_in是接收安控信号的幅度，f_in是接收安控信号的载波频率，K_in是接收安控信号的调频系数；

首先使用微分器与包络检波器级联而成的鉴频器对输入信号s_in(t)进行鉴频，鉴频输出的信号就是s_HA-PSK(τ)；由于s_HA-PSK(τ)是由s_PSK(t)和s_HA(t)两种相互正交的信号相加而成，且这两种相互正交的信号的频率范围是已知的，因此利用滤波算法将s_PSK(t)和s_HA(t)分离；

将鉴频得到的s_HA-PSK(τ)信号分成两路，一路通过一个通带范围为的低通滤波器得到s_HA(t)信号，另一路通过一个通带范围为的带通滤波器得到s_PSK(t)信号，此时s_PSK(t)信号和s_HA(t)信号完全分离；对于只支持PCM-PSK-FM安控体制的安控对象单独对分离得到的s_PSK(t)信号进行解调和译码，同理只支持主字母安控体制的安控对象单独对s_HA(t)信号进行解调和译码；

针对分离得到s_PSK(t)信号，采取正交解调的方式进行解调；使用锁相环PLL去除s_PSK(t)信号中的载波，之后再使用Gardner位同步算法对去除载波后的信号进行位同步并进行符号判决，恢复出PCM-PSK-FM安控体制下的安控指令；

针对s_HA(t)信号，采用直接能量检测法实现信号同步，之后使用FFT算法对信号进行单音检测，恢复出主字母安控体制下的安控指令；

基于PCM-DS-BPSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的安控信号解调方法，具体如下：

接收端接收到的安控信号表示为：

s_in(t)＝A_incos[2πf_int+K_in∫s_HA-DS-BPSK(t)dt] (18)

式中s_in(t)是接收安控信号的表达式，A_in是接收安控信号的幅度，f_in是接收安控信号的载波频率，K_in是接收安控信号的调频系数；

首先使用微分器与包络检波器级联而成的鉴频器对输入信号s_in(t)进行鉴频，鉴频输出信号就是s_HA-DS-BPSK(τ)，由于s_HA-DS-BPSK(τ)是由s_DS-BPSK(t)和s_HA(t)两种相互正交的信号相加而成，且这两种相互正交的信号的频率范围是已知的，因此利用滤波算法将s_DS-BPSK(t)和s_HA(t)分离；

将鉴频得到的s_HA-DS-BPSK(τ)信号分成两路，一路通过一个通带范围为的低通滤波器得到s_HA(t)信号，另一路通过一个通带范围为的带通滤波器得到s_DS-BPSK(t)信号，此时s_DS-BPSK(t)信号和s_HA(t)信号完全分离；

针对分离得到s_DS-BPSK(t)信号，采取正交解调的方式进行解调；使用锁相环PLL去除s_DS-BPSK(t)信号中的载波，之后再使用延迟锁定环DLL对s_DS-BPSK(t)进行扩频码跟踪并解扩得到PCM-DS-PSK-FM安控体制下的安控指令；

针对s_HA(t)信号，采用直接能量检测法实现信号同步，之后使用FFT算法对信号进行单音检测，恢复出主字母安控体制下的安控指令；第四步，安控信号的接收端对第三步中恢复得到的多种安控指令进行判决；

对于基于PCM-PSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的指令判决方法，接收端的安控指令判决步骤如下：

(A)，分别判断接收端在PCM-PSK-FM安控体制和主字母安控体制下恢复得到的安控指令是否存在于安控体制规定的标准指令集中；只要两种指令中有一种不属于规定的标准指令集，则判定接收端在信号解调、译码过程中出错，接收端重新对信号进行解调、译码；如果两种安控指令均存在于安控体制规定的指令集中，则对两种安控指令进行下一步的判决；

(B)判断接收端在两种安控体制下恢复得到的安控指令的一致性；如果两种安控指令不一致，则判定接收端在解调、译码过程中出错，接收端重新对安控信号进行解调、译码；如果两种安控指令一致，则判定接收端成功恢复出了发射端发送的安控指令；

按照上述安控指令判决方法，只有在PCM-PSK-FM和主字母安控体制下恢复得到的安控指令均属于规定的标准指令集且一致时，才判定接收端成功恢复出了发射端发送的安控指令；

基于PCM-DS-BPSK-FM与主字母安控体制联合的调制体制的指令判决方法，接收端的安控指令判决步骤如下：

(a)，判断接收端在PCM-DS-BPSK-FM安控体制下恢复得到的安控指令是否存在于规定的标准指令集中；如果安控指令不属于PCM-DS-BPSK-FM安控体制规定的标准指令集，则判定接收端在解调、译码过程中出错，接收端重新对安控信号进行解调、译码；如果PCM-DS-BPSK-FM安控体制下得到的安控指令存在于规定的指令集中，则进入下一步判断；

(b)，判断主字母安控体制下恢复得到的安控指令是否存在于规定的标准指令集中；如果安控指令不属于主字母安控体制规定的标准指令集，则判定接收端在PCM-DS-BPSK-FM安控体制下成功恢复出了发射端发送的安控指令；如果在主字母安控体制下得到的安控指令存在于规定的指令集中，则进入下一步判断；

(c)，在PCM-DS-BPSK-FM安控体制和主字母安控体制下恢复得到的安控指令均存在于安控体制规定的指令集中的前提下，判断两种安控指令的一致性；如果两种安控指令不一致，则判定接收端在解调、译码过程中出错，接收端重新对安控信号进行解调、译码；如果两种安控指令一致，则判定接收端成功恢复出了发射端发送的安控指令；

第五步，安控对象按照第四步中判定得到的正确安控指令实施相应的安控措施。