[发明专利]雷达、侦收、通信一体化集成天线系统及其模式切换方法

说明书

本发明提出了一种雷达、侦收、通信一体化集成天线系统及其模式切换方法，一体化集成天线系统集成雷达、通信、侦收及干扰功能，一体化集成天线系统包括：主阵面、辅助天线、辅助通道、通信调制解调模块、电子侦收模块、阵面控制模块及信息处理平台，本发明在实现雷达功能的同时，可以实现兼顾定向/全向通信和宽带全向/定向侦收，具备结构紧凑、集成度高、低成本等特点，宽窄带结合的工作方式充分利用了主阵面资源，有效降低了预处理的难度和成本，并且可自动实现雷达、通信、电子战不同模式的自适应切换，有效提升了系统的资源利用率和作战效能，具备较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种雷达、侦收、通信一体化集成天线系统及其模式切换方法。

背景技术

长期以来，雷达、通信和电子战系统各自独立纵向地发展。但是，随着科学技术的发展，各电子系统硬件之间的差别越来越小。利用一套天线阵面实现不同应用任务功能的需求愈发迫切。

雷达主要通过发射信号主动探测目标，电子战系统的侦察设备利用目标发射的电磁信号被动探测目标，通信数据链通过与合作目标相互通信实现有效信息传输。从无线电理论和系统实现方面看，雷达、电子战和通信数据链系统都极为相似，在原理上雷达和通信都是电磁波的发射和接收过程；电子战的侦察是电磁波接收，电子干扰是电磁波发射；在系统结构上三者的子系统有相当大的重叠，如天线、发射机、接收机、处理器等。虽然不同功能具体实现上有一定的差别，但如果有效利用最新技术发展成果，那么完全有可能利用通用资源实现雷达、电子战、通信数据链功能一体化。

在系统组成上，雷达、通信和侦收系统的天线阵面都包括诸如天线、发射机、接收机、信号处理器等类似设备，并且信号已变得越来越趋于相同，频率范围互有重叠，而信号特征也不再明显不同。所以，硬件和软件资源共享是可行的，而且实现多功能一体化设计可极大地提高系统的作战能力，在实现雷达功能多样化的同时，使雷达的优良性能为通信、侦收任务所用。

在实现方式上，随着现代电子系统集成技术的飞速发展，多功能射频综合系统日益成为未来战场电子系统的发展趋势。对于雷达-通信-侦收一体化，此种多功能射频综合系统将基于综合射频前端这一共用的射频硬件平台，通过软件编程、动态配置使系统具备雷达、通信、侦收等不同的功能。简而言之，雷达、通信、侦收系统可以通过硬件一体化，即共享天线系统、发射系统和接收系统的部分或全部；也可以通过软件一体化，即通信信号经过扩频处理后，加载到雷达信号上，形成一体化波形，通过一体化波形的发射，完成探测与通信功能的同时实现，进而实现雷达-通信一体化。

雷达、电子战、通信数据链各种功能能力需求、指标要求、工作时机、工作对象等各不相同，需要分析研究各种功能的工作流程、资源需求，对各种功能进行类型的归并和组合，确定系统工作模式、业务先后顺序、状态切换准则等，建立系统关联矩阵、动态组合模型、功能切换模型等。从而实现在相同的硬件平台上，通过不同的软件功能组件实现不同的功能，通过系统资源管理来消除共址干扰等，既能满足系统有源探测要求，又能够适应电子战功能需求，同时又具备所需的通信数据链能力。

现有多功能综合射频工程设计上将不同功能孔径在物理上集成，通过时分或孔径分配实现不同任务的实现，无法充分利用全阵面的资源；故需要综合成本、实现难度和阵面资源利用率等多方面因素，开展雷达、侦收、通信一体化天线阵面研究。

此外，传统雷达、电子战、通信数据链功能采用不同的独立设备实现，因此几乎没有系统级的资源管理，更多的是设备内部级的模块管理。多功能综合射频系统采用通用的硬件资源，通过不同软件实现不同的功能。资源的通用化和共用带来资源动态管理的问题。因此需要针对雷达、侦收、通信一体化的工作模式切换方法开展研究，实现系统资源的动态重构，保证资源的利用率和实时作战效能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现雷达、侦收、通信一体化合理集成，本发明提出一种雷达、侦收、通信一体化集成天线系统及其模式切换方法。