基于OFDM的無線電近感探測方法及探測智能化方法與流程
本發(fā)明涉及一種基于OFDM的無線電近感探測方法及探測智能化方法，尤其涉及一種應用于無線電近感探測器目標距離估計的方法，屬于無線電近感探測領域。
背景技術：
傳統(tǒng)無線電近感探測器是利用電磁波環(huán)境信息感知目標，在距目標最佳作用點處輸出啟動信號的一種裝置或系統(tǒng)，其基本作用是發(fā)射電磁波、接收目標回波，并利用各種信號處理手段求解目標距離信息。隨著科技進步和時代發(fā)展，防務平臺面臨新的挑戰(zhàn)，特別是導引一體化與智能彈藥的發(fā)展趨勢要求未來無線電近感探測器不僅要具備基本的探測功能，還需要有一定的通信功能，而線性調(diào)頻連續(xù)波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave，LFMCW)等傳統(tǒng)意義上的無線電近感探測體制難以滿足這一要求。
另一方面，在無線電近感探測器中加入單獨的通信子系統(tǒng)勢必會增大無線電近感探測器的體積、重量和功耗。相比之下，對通信相關技術加以研究作為無線電近感探測器目標距離估計方法更具優(yōu)勢，這樣，無線電近感探測器不再需要單獨的通信子系統(tǒng)，完全由軟件決定執(zhí)行探測功能或通信功能。為實現(xiàn)探測和通信一體化，關鍵是無線電近感探測器的發(fā)射基帶信號波形設計和從目標回波信號中提取距離信息的方法。OFDM具有頻譜利用率高，抗多徑效應，系統(tǒng)參數(shù)選擇靈活，可采用離散傅里葉變換對實現(xiàn)快速調(diào)制與解調(diào)等特點，已經(jīng)廣泛應用于數(shù)字音/視頻廣播、無線局域網(wǎng)以及第四代移動通信系統(tǒng)中。已有學者研究OFDM在雷達領域的應用，但由于無線電近感探測器的作用距離較近，交會時間窗口短，與普通雷達工作所面對的遠距離情況有所不同。無線電近感探測器對探測算法除了在距離分辨率、抗干擾等方面有嚴格要求外，必須要易于實現(xiàn)，現(xiàn)有基于OFDM的雷達探測方法難以滿足這一要求。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中無線電近感探測方法存在的下述不足：(1)現(xiàn)有基于LFMCW的無線電近感探測方法不具備通信功能，不能滿足無線電近感探測器網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展的通信要求；(2)無線電近感探測器的作用距離較近，交會時間窗口短，與普通雷達工作所面對的遠距離情況有所不同，無線電近感探測器對探測算法除了在距離分辨率、抗干擾等方面有嚴格要求外，探測算法還必須要易于實現(xiàn)，現(xiàn)有基于OFDM的雷達探測方法難以滿足上述要求。本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法要解決的技術問題是實現(xiàn)無線電近感探測器的目標距離估計，同時具有下述優(yōu)點：(1)無線電近感探測器不需要附加額外的硬件組成來實現(xiàn)通信功能，實現(xiàn)探測子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)一體化，同時有效減小無線電近感探測器的尺寸、重量和功耗；(2)距離估算過程與具體發(fā)射數(shù)據(jù)無關，發(fā)射數(shù)據(jù)具有隨機性因此不易被干擾機識別，提高無線電近感探測器的抗干擾性能。
本發(fā)明還公開一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法，在本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法實現(xiàn)無線電近感探測器目標距離估計的基礎上，還能夠提高無線電近感探測器的智能化水平，保持無線電近感探測器硬件平臺不變，在無線電近感探測器的信號處理算法模塊中增加工作模式選擇功能，通過軟件編程選擇探測模式或通信模式來實現(xiàn)相應的探測功能或通信功能，無線電近感探測器不需要附加額外的硬件組成來實現(xiàn)通信功能，實現(xiàn)探測子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)一體化；無線電近感探測器重復選擇探測模式或通信模式，利用探測功能獲取目標距離信息，利用通信功能將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)無線電近感探測器與探測網(wǎng)絡中其他探測節(jié)點之間的協(xié)同工作，達到提高無線電近感探測器智能化水平的目的。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務對探測算法距離分辨率ΔR和最大不模糊距離RMUTR的要求，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)；無線電近感探測器接收經(jīng)目標反射的回波信號，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)；利用發(fā)射復調(diào)制符號D(k)和接收復調(diào)制符號Dr(k)計算信道傳遞函數(shù)Idiv(k)；對信道傳遞函數(shù)Idiv(k)進行IDFT變換得到h(n)；由h(n)的模取最大值時所對應的n值計算目標距離，實現(xiàn)無線電近感探測器目標距離估計的目的。
本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法，包括以下步驟：
步驟(1)，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務對探測算法距離分辨率ΔR和最大不模糊距離RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示關系，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)。
且RMUTR>Rmax (2)
其中：Rmax為無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務的最大探測距離，所述預先設定的OFDM系統(tǒng)參數(shù)包括：OFDM基帶信號子載波個數(shù)N、子載波頻率間隔Δf以及循環(huán)前綴長度Tg，其中子載波頻率間隔Δf必須滿足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c為目標相對運動產(chǎn)生的多普勒頻移，vrel為目標相對運動速度，fc為載波頻率，循環(huán)前綴長度Tg必須滿足Tg＞＞2Rmax/c。
所述無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)的表達式如式(3)所示：
其中，fk＝kΔf為第k個子載波頻率，T＝1/Δf為基本OFDM符號持續(xù)時間、不計入循環(huán)前綴長度Tg。
步驟(2)，根據(jù)步驟(1)中無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)，得到經(jīng)目標反射到達無線電近感探測器接收端的OFDM基帶脈沖信號y(t)，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)。
所述接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)和接收復調(diào)制符號Dr(k)的表達式如式(4)所示：
其中，R為目標距離，當載波頻率fc遠大于子載波頻率間隔Δf時，各個子載波的多普勒頻移近似相等，Tsym＝T+Tg為包含循環(huán)前綴長度的OFDM符號持續(xù)時間，接收復調(diào)制符號Dr(k)包含了目標距離R和相對運動引起的全部失真信息。
步驟(3)，根據(jù)步驟(1)中發(fā)射復調(diào)制符號D(k)和步驟(2)中接收復調(diào)制符號Dr(k)，計算信道傳遞函數(shù)Idiv(k)。
所述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式如式(5)所示：
上述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式中通過運算消去了發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，即距離估算過程與具體發(fā)射數(shù)據(jù)無關，由于發(fā)射數(shù)據(jù)具有隨機性因此不易被干擾機識別，從而提高無線電近感探測器抗干擾能力。
步驟(4)，根據(jù)步驟(3)中信道傳遞函數(shù)Idiv(k)計算h(n)。
所述h(n)通過對信道傳遞函數(shù)Idiv(k)進行離散傅里葉逆變換(IDFT)得到，h(n)的計算公式為：
其中，l(n)＝n-2NΔfR/c。
步驟(5)，根據(jù)步驟(4)中h(n)計算目標距離R，即實現(xiàn)無線電近感探測器的目標距離估計。
所述目標距離R的計算公式如式(7)所示：
其中，n為所述步驟(4)得到的h(n)的模取最大值時所對應的n值。
本發(fā)明還公開一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法，在所述的一種基于OFDM的無線電近感探測方法實現(xiàn)無線電近感探測器目標距離估計的基礎上，還能夠提高無線電近感探測器的智能化水平，保持無線電近感探測器硬件平臺不變，在無線電近感探測器的信號處理算法模塊中增加工作模式選擇功能，通過軟件編程選擇探測模式或通信模式來實現(xiàn)相應的探測功能或通信功能，無線電近感探測器不需要附加額外的硬件組成來實現(xiàn)通信功能，實現(xiàn)探測子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)一體化；無線電近感探測器重復選擇探測模式或通信模式，利用探測功能獲取目標距離信息，利用通信功能將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)無線電近感探測器與探測網(wǎng)絡中其他探測節(jié)點之間的協(xié)同工作，達到提高無線電近感探測器智能化水平的目的。
本發(fā)明還公開的一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務選擇探測模式或通信模式；當選擇探測模式時，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務對探測算法距離分辨率ΔR和最大不模糊距離RMUTR的要求，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)；無線電近感探測器接收經(jīng)目標反射的回波信號，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)；利用發(fā)射復調(diào)制符號D(k)和接收復調(diào)制符號Dr(k)計算信道傳遞函數(shù)Idiv(k)；對信道傳遞函數(shù)Idiv(k)進行IDFT變換得到h(n)；由h(n)的模取最大值時所對應的n值計算目標距離；當選擇通信模式時，先進行發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)判斷；當選擇發(fā)送數(shù)據(jù)時，將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等原始數(shù)據(jù)按無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議進行編碼得到發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，根據(jù)無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)；當選擇接收數(shù)據(jù)時，按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)，對接收復調(diào)制符號Dr(k)按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議進行解碼得到探測網(wǎng)絡其他節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；根據(jù)所執(zhí)行探測任務需要重復探測模式或通信模式，直至完成所執(zhí)行探測任務。
本發(fā)明還公開的一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法，包括以下步驟：
步驟1，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務選擇探測模式或通信模式。
步驟2，根據(jù)步驟1所選擇的探測模式或通信模式實現(xiàn)相應的通信功能或探測功能。
步驟2.1，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測功能。
步驟(1)，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務對探測算法距離分辨率ΔR和最大不模糊距離RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示關系，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)。
且RMUTR>Rmax (2)
其中Rmax為無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務的最大探測距離，所述預先設定的OFDM系統(tǒng)參數(shù)包括：OFDM基帶信號子載波個數(shù)N、子載波頻率間隔Δf以及循環(huán)前綴長度Tg，其中子載波頻率間隔Δf必須滿足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c為目標相對運動產(chǎn)生的多普勒頻移，vrel為目標相對運動速度，fc為載波頻率，循環(huán)前綴長度Tg必須滿足Tg＞＞2Rmax/c。
所述無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)的表達式如式(3)所示：
其中，fk＝kΔf為第k個子載波頻率，T＝1/Δf為基本OFDM符號持續(xù)時間、不計入循環(huán)前綴長度Tg。
步驟(2)，根據(jù)步驟(1)中無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)，得到經(jīng)目標反射到達無線電近感探測器接收端的OFDM基帶脈沖信號y(t)，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)。
所述接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)和接收復調(diào)制符號Dr(k)的表達式如式(4)所示：
其中，R為目標距離，當載波頻率fc遠大于子載波頻率間隔Δf時，各個子載波的多普勒頻移近似相等，Tsym＝T+Tg為包含循環(huán)前綴長度的OFDM符號持續(xù)時間，接收復調(diào)制符號Dr(k)包含了目標距離R和相對運動引起的全部失真信息。
步驟(3)，根據(jù)步驟(1)中發(fā)射復調(diào)制符號D(k)和步驟(2)中接收復調(diào)制符號Dr(k)，計算信道傳遞函數(shù)Idiv(k)。
所述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式如式(5)所示：
上述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式中通過運算消去了發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，即距離估算過程與具體發(fā)射數(shù)據(jù)無關，由于發(fā)射數(shù)據(jù)具有隨機性因此不易被干擾機識別，從而提高無線電近感探測器抗干擾能力。
步驟(4)，根據(jù)步驟(3)中信道傳遞函數(shù)Idiv(k)計算h(n)。
所述h(n)通過對信道傳遞函數(shù)Idiv(k)進行離散傅里葉逆變換(IDFT)得到，h(n)的計算公式為：
其中，l(n)＝n-2NΔfR/c。
步驟(5)，根據(jù)步驟(4)中h(n)計算目標距離R，即實現(xiàn)無線電近感探測器的目標距離估計。
所述目標距離R的計算公式如式(7)所示：
其中，n為所述步驟(4)得到的h(n)的模取最大值時所對應的n值。
步驟2.2，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能。
步驟(1)，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務以及無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議選擇通信功能中的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能或接收數(shù)據(jù)子功能。
所述無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議包括現(xiàn)有技術中的無線通信協(xié)議，如802.11a，也包括其他用戶定制協(xié)議。
步驟(2)，根據(jù)步驟(1)的選擇結果實現(xiàn)相應的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能或接收數(shù)據(jù)子功能。
步驟1)，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能中的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能。
步驟i，將無線電近感探測器探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等原始數(shù)據(jù)按無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議進行編碼得到發(fā)射復調(diào)制符號D(k)。
步驟ii，根據(jù)無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)。
步驟2)，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能中的接收數(shù)據(jù)子功能。
步驟i，按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)。
步驟ii，對接收復調(diào)制符號Dr(k)按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議進行解碼得到探測網(wǎng)絡其他探測節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
步驟3，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務需要，重復步驟1、步驟2，利用探測功能獲取目標距離信息，利用通信功能將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)無線電近感探測器與探測網(wǎng)絡中其他探測節(jié)點之間的協(xié)同工作，直至完成探測任務。
有益效果：
1、本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法及探測智能化方法，針對LFMCW等傳統(tǒng)意義上的無線電近感探測體制不具備通信功能，為提高無線電近感探測器智能化水平，相比在無線電近感探測器中加入單獨的通信子系統(tǒng)，本發(fā)明將通信領域廣泛使用的OFDM技術應用于無線電近感探測器目標距離估計，實現(xiàn)探測子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)一體化，這樣，無線電近感探測器不再需要單獨的通信子系統(tǒng)，完全由軟件決定實現(xiàn)探測功能或通信功能。無線電近感探測器利用探測功能獲取目標距離信息，利用通信功能將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)無線電近感探測器與探測網(wǎng)絡中其他探測節(jié)點之間的協(xié)同工作，提高無線電近感探測器的智能化水平。同時，無線電近感探測器不需要附加額外的硬件組成來實現(xiàn)通信功能，能夠有效減小無線電近感探測器的尺寸、重量和功耗。
2、本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法，所述步驟(3)中信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式通過運算消去了發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，即距離估算過程與具體發(fā)射數(shù)據(jù)無關，發(fā)射數(shù)據(jù)具有隨機性因此不易被干擾機識別，從而提高無線電近感探測器的抗干擾性能。
附圖說明
圖1為無線電近感探測器的系統(tǒng)框圖，其中本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法及探測智能化方法通過對圖1中的信號處理算法模塊進行軟件編程實現(xiàn)；
圖2為本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法的流程圖；
圖3為本發(fā)明實施例1的仿真結果圖；
圖4為本發(fā)明還公開的一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法的一種典型應用情景示意圖，圖中探測節(jié)點1至探測節(jié)點M組成一個探測網(wǎng)絡，探測網(wǎng)絡包含至少一個無線電近感探測器，其他探測節(jié)點可能為指揮控制平臺、通信中繼站等，探測網(wǎng)絡各探測節(jié)點間存在多條通信鏈路以協(xié)同工作；
圖5為本發(fā)明還公開的一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明內(nèi)容做進一步說明，下述實施例以本發(fā)明所述技術方案為前提實施，給出了詳細的實施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。
實施例1
本實施例對本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法的技術方案和具體實施方式作出說明。以實現(xiàn)距離分辨率6m、30m內(nèi)的探測任務為例，結合圖2所示流程圖，包括以下步驟：
步驟(1)，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務對探測算法距離分辨率ΔR和最大不模糊距離RMUTR的要求，按照公式(1)和公式(2)所示關系，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射復調(diào)制符號D(k)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)。
且RMUTR>Rmax (2)
其中Rmax＝30m為無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務的最大探測距離，所述預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)的計算結果為：OFDM基帶信號子載波個數(shù)N＝64、子載波頻率間隔Δf＝390.625KHz以及循環(huán)前綴長度Tg＝0.64μs，其中子載波頻率間隔Δf＝390.625KHz滿足Δf＞＞fd，fd＝2vrelfc/c≈1.83KHz為目標相對運動產(chǎn)生的多普勒頻移，vrel＝50m/s為目標相對運動速度，fc＝5.5GHz為載波頻率，循環(huán)前綴長度Tg＝0.64μs滿足Tg＞＞2Rmax/c，2Rmax/c＝0.2μs。
所述無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)由圖1中OFDM調(diào)制模塊實現(xiàn)，發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)的表達式如式(3)所示：
其中，fk＝kΔf＝390.625kKHz為第k個子載波頻率，T＝1/Δf＝2.56μs為基本OFDM符號持續(xù)時間、不計入循環(huán)前綴長度Tg。
所述步驟(1)中發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)由圖1中的正交上變頻模塊合成載波、載波頻率fc＝5.5GHz，通過發(fā)射天線向空間輻射。
步驟(2)，所述步驟(1)中無線電近感探測器的發(fā)射信號被目標反射，部分能量被無線電近感探測器的接收天線接收，經(jīng)過圖1中正交下變頻模塊后，得到接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)。
所述接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)和接收復調(diào)制符號Dr(k)的表達式如式(4)所示：
其中，R為目標距離，載波頻率fc＝5.5GHz和子載波頻率間隔Δf＝390.625KHz滿足fc＞＞Δf，各個子載波的多普勒頻移近似相等，Tsym＝T+Tg＝3.2μs為包含循環(huán)前綴長度的OFDM符號持續(xù)時間，接收復調(diào)制符號Dr(k)包含了目標距離R和相對運動引起的全部失真信息。
步驟(3)，根據(jù)步驟(1)中發(fā)射復調(diào)制符號D(k)和步驟(2)中接收復調(diào)制符號Dr(k)，計算信道傳遞函數(shù)Idiv(k)。
所述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式如式(5)所示：
上述信道傳遞函數(shù)Idiv(k)的計算公式中通過運算消去了發(fā)射數(shù)據(jù)D(k)，即距離估算過程與具體發(fā)射數(shù)據(jù)無關，由于發(fā)射數(shù)據(jù)具有隨機性因此不易被干擾機識別，提高無線電近感探測器抗干擾能力。
步驟(4)，根據(jù)步驟(3)中信道傳遞函數(shù)Idiv(k)計算h(n)。
所述h(n)通過對信道傳遞函數(shù)Idiv(k)進行離散傅里葉逆變換(IDFT)得到，h(n)的計算公式為：
其中，l(n)＝n-2NΔfR/c。
步驟(5)，根據(jù)步驟(4)中h(n)計算目標距離R，即實現(xiàn)無線電近感探測器的目標距離估計。
所述目標距離R的計算公式如式(7)所示：
其中，n為所述步驟(4)得到的h(n)的模取最大值時所對應的n值。
本實施例對應的仿真結果如圖3所示，仿真時選取了7個具有典型代表性的目標距離R，下面對圖3所示仿真結果進行詳細分析：
(1)R＝6m、12m、18m和300m這4個目標距離值小于最大不模糊距離RMUTR＝384m且是距離分辨率ΔR＝6m的整數(shù)倍，從圖3所示仿真結果可以看出，本發(fā)明公開的探測算法能夠按照既定距離分辨率準確區(qū)分出這4個目標距離值；
(2)R＝960m這一目標距離值雖然是距離分辨率ΔR＝6m的整數(shù)倍，但它大于最大不模糊距離RMUTR＝384m，因此在圖3所示仿真結果中未被準確地分辨出來，而是被“折回”檢測為6×(960÷6-64×2)＝192m，該結果符合最大不模糊距離RMUTR的物理意義；
(3)R＝60.6m和R＝123m這兩個目標距離值雖然小于最大不模糊距離RMUTR＝384m，但它們不是距離分辨率ΔR＝6m的整數(shù)倍，因此在圖3所示仿真結果中同樣未被準確地分辨出來，二者分別被檢測為6×10＝60m和6×20＝120m，該結果符合距離分辨率ΔR的物理意義。
實施例2
本實施例對本發(fā)明還公開的一種基于OFDM的無線電近感探測智能化方法的技術方案和具體實施方式作出說明，結合圖4所示應用情景示意圖和圖5所示流程圖，仍以實現(xiàn)距離分辨率6m、30m內(nèi)的探測任務為例，包括以下步驟：
步驟1，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務選擇探測模式或通信模式。
步驟2，根據(jù)步驟1所選擇的探測模式或通信模式實現(xiàn)相應的通信功能或探測功能。
步驟2.1，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測功能。
該步驟內(nèi)容與實施例1相同，參見實施例1。
步驟2.2，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能。
步驟(1)，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務以及無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議選擇通信功能中的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能或接收數(shù)據(jù)子功能。
所述無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議包括現(xiàn)有技術中的無線通信協(xié)議，如802.11a，也包括其他用戶定制協(xié)議。
步驟(2)，根據(jù)步驟(1)的選擇結果實現(xiàn)相應的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能或接收數(shù)據(jù)子功能。
步驟1)，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能中的發(fā)送數(shù)據(jù)子功能。
步驟i，將無線電近感探測器探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等原始數(shù)據(jù)按無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡約定好的通信協(xié)議進行編碼得到發(fā)射復調(diào)制符號D(k)。
步驟ii，根據(jù)無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，預先設定OFDM系統(tǒng)參數(shù)，確定無線電近感探測器發(fā)射端OFDM基帶脈沖信號x(t)。
步驟2)，實現(xiàn)基于OFDM的無線電近感探測器通信功能中的接收數(shù)據(jù)子功能。
步驟i，按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議，對接收端OFDM基帶脈沖信號y(t)進行OFDM解調(diào)得到接收復調(diào)制符號Dr(k)。
步驟ii，對接收復調(diào)制符號Dr(k)按照無線電近感探測器與所處探測網(wǎng)絡之間約定好的通信協(xié)議進行解碼得到探測網(wǎng)絡其他探測節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
步驟3，根據(jù)無線電近感探測器所執(zhí)行探測任務需要，重復步驟1、步驟2，利用探測功能獲取目標距離信息，利用通信功能將探測到的目標距離信息以及自身狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)無線電近感探測器與探測網(wǎng)絡中其他探測節(jié)點之間的協(xié)同工作，直至完成探測任務。
以上結合具體實施例對本發(fā)明公開的一種基于OFDM的無線電近感探測方法及探測智能化方法的技術方案和具體實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)。本發(fā)明的保護范圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發(fā)明權利要求基礎上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！