一种基于WLAN信号的低空目标预警系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于WLAN信号的低空目标预警系统及其实现方法，包括：信号接收模块，接收来自WLAN基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至所述软件模块；软件模块，包括第一至第十三子模块，对第一信号和第二信号进行一系列处理，获得低空目标图像；并通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。本发明专利技术可以解决现有低空目标预警系统价格高，侦察能力弱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WLAN信号的低空目标预警系统及其实现方法
本专利技术涉及一种低空目标预警系统及其实现方法，具体涉及一种采用WLAN信号进行低空目标预警的系统及其实现方法，属于安防

技术介绍
低空目标预警系统是一类能够对在地球表面近距离运动的目标进行探测并获取其二维图像的系统，在国防领域有着广泛的应用。现有的低空目标预警相关的技术方案如《CN-106199591-探测精度高的低空预警雷达》，《CN105974408一种低空预警雷达》等皆采用主动式光电信号，其缺点主要包括：(1)上述系统属于主动式系统，系统包括发射机和接收机，成本较高。(2)上述系统的照射角度单一，对隐身目标的侦察能力较弱。因此，如何降低系统价格以及如何提高对隐身目标的侦察能力是亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是：提供一种基于WLAN信号的低空目标预警系统及其实现方法，以解决系统价格高，侦察能力弱的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自WLAN基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，第十三子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，恢复所述第一基带信号的自然波形，消除时频误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，消除电压偏移，消除正交失配，进行多载波解调制，输出第二处理信号；所述第四子模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，完成导频信号特征重构、数据信号特征重构，数据信号相位补偿，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，完成数据资源反映射，层解码，星座反映射，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行信道解码和解扰码处理，输出第五处理信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的第五处理信号进行调制编码处理并结合WLAN标准帧结构，输出参考信号；所述第八子模块，用于对第七子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第八处理信号；所述第十一子模块，用于对第八处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第十子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；所述第十二子模块，用于对所述第一、第二、……、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十三子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。进一步地，所述第二子模块，包括波形恢复组件，时频误差补偿组件，其中：所述波形恢复组件用于对第一基带信号进行滤波，获取第一基带信号的自然时域波形信号；所述时频误差补偿组件用于获取所述自然时域波形信号的频率偏移，并进行补偿，产生第一处理信号。进一步地，所述第三子模块，包括电压偏移补偿组件，正交失配补偿组件和多载波解调制组件，其中：所述电压偏移补偿组件用于获取所述第一处理信号的采样时间偏移，并进行补偿，获得电压偏移补偿信号；所述正交失配补偿组件用于获取所述电压偏移补偿信号正交分量和差分分量的失配，并进行补偿，进而获得正交失配补偿信号；所述多载波解调制组件对所述正交失配补偿信号进行多载波解调制，将多路多载波信号变换为单路基带信号，获得第二处理信号。进一步地，所述第四子模块包括数据前导资源反映射组件，前导信号特征重构组件，数据信号特征重构组件，数据相位补偿组件，其中：所述数据前导资源反映射组件用于对所述第二处理信号的数据和前导进行分离，分别提取出数据信号和前导信号；所述前导信号特征重构组件用于通过对所述前导信号进行信号特征重构处理获得前导信号特征信息；所述数据信号特征重构组件用于通过对所述前导信号特征信息和数据信号进行信号特征重构处理获得数据信号特征信息；所述数据相位补偿组件用于对数据前导资源反映射组件输出的数据信号和所述数据信号特征信息进行频域滤波，获得第三处理信号。进一步地，所述第五子模块包括层解码组件，星座反映射组件，其中：所述层解码组件对所述多载波解调制组件输出的单路基带信号进行空时逆变换，获得层解码信号；所述星座反映射组件用于对所述层解码信号进行星座反映射，获得第四处理信号。进一步地，所述第六子模块包括信道解码组件以及解扰码组件，其中：所述信道解码组件对所述第四处理信号进行信道解码，获得信道解码信号；所述解扰码组件对所述信道解码信号进行解扰码处理，获得第五处理信号。进一步的，所述第七子模块包括帧信号生成组件和资源映射组件，其中：所述帧信号生成组件产生WLAN信号的子帧信号；所述资源映射组件将第五处理信号和所述子帧信号进行资源映射，获得参考信号。进一步的，所述第八子模块包含距离向滤波组件，对所述参考信号和所述第二基带信号，以行为单位，进行一维时域滤波，获得第六处理信号。进一步的，所述第九子模块包括第一计算组件和第二计算组件，其中：所述第一计算组件计算第六处理信号相邻行对应位置的数值的平均差，获得平均差向量；所述第二计算组件对所述第六处理信号，以行为单位，以平均差向量的值为参考值，进行信号时间延迟处理，获得第七处理信号。进一步的，所述第十子模块包括第三计算组件和第四计算组件，其中：所述第三计算组件对所述第七处理信号相邻行对应位置的数值进行乘加计算，获得累积向量；进而对所述累积向量归一化，获得归一化累积向量，进而将归一化累积向量进行角度计算，获得角度向量；所述第四计算组件对所述第七处理信号，以行为单位，以角度向量为参考值，进行信号相位补偿，获得第八处理信号。进一步的，所述第十一子模块包括傅立叶逆变换组件和存储组件，其中：所述傅立叶逆变换组件，对所述第八处理信号，以列为单位，进行傅立叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照从所述第二子模块到所述第十子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；所述存储组件分别对第一、第二、……、第n图像进行存储。进一步的，所述第十二子模块包括分割组件和聚合组件，其中：所述分割组件分别对第一、第二、……、第n图像进行分割，获得主要区域图像和次要区域图像；所述聚合组件对所述主要区域图像和次要区域图像进行聚合计算，获得低空目标图像。一种基于WLAN信号的低空目标预警系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述低空目标预警系统搭载在地面上，用于接收所述第一射频信号的第一天线和接收所述第二射频信号的第二天线均指向天空，系统启本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自WLAN基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，第十三子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，恢复所述第一基带信号的自然波形，消除时频误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，消除电压偏移，消除正交失配，进行多载波解调制，输出第二处理信号；所述第四子模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，完成导频信号特征重构、数据信号特征重构，数据信号相位补偿，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，完成数据资源反映射，层解码，星座反映射，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行信道解码和解扰码处理，输出第五处理信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的第五处理信号进行调制编码处理并结合WLAN标准帧结构，输出参考信号；所述第八子模块，用于对第七子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第八处理信号；所述第十一子模块，用于对第八处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第十子模块的处理流程，分别获得第二、...…、第n图像；所述第十二子模块，用于对所述第一、第二、……、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十三子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收来自WLAN基站发射的第一射频信号以及从观测区域返回的第二射频信号，经放大、滤波、模数转换后输出第一信号和第二信号；通信模块，用于将信号接收模块输出的第一信号和第二信号传输至软件模块；软件模块，包括第一子模块，第二子模块，第三子模块，第四子模块，第五子模块，第六子模块，第七子模块，第八子模块，第九子模块，第十子模块，第十一子模块，第十二子模块，第十三子模块，其中：所述第一子模块，用于将所述信号接收模块输出的第一信号和第二信号从射频信号转换到基带信号，产生第一基带信号和第二基带信号；所述第二子模块，用于对所述第一基带信号进行第一处理，恢复所述第一基带信号的自然波形，消除时频误差，输出第一处理信号；所述第三子模块，用于对所述第一处理信号进行第二处理，消除电压偏移，消除正交失配，进行多载波解调制，输出第二处理信号；所述第四子模块，用于对所述第二处理信号进行第三处理，完成导频信号特征重构、数据信号特征重构，数据信号相位补偿，输出第三处理信号；所述第五子模块，用于对所述第三处理信号进行第四处理，完成数据资源反映射，层解码，星座反映射，输出第四处理信号；所述第六子模块，用于对所述第四处理信号进行信道解码和解扰码处理，输出第五处理信号；所述第七子模块，用于对第六子模块输出的第五处理信号进行调制编码处理并结合WLAN标准帧结构，输出参考信号；所述第八子模块，用于对第七子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第六处理信号；所述第九子模块，用于对第六处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第七处理信号；所述第十子模块，用于对第七处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第八处理信号；所述第十一子模块，用于对第八处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第十子模块的处理流程，分别获得第二、...…、第n图像；所述第十二子模块，用于对所述第一、第二、……、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；所述第十三子模块，通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。2.根据权利要求1所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第二子模块，包括波形恢复组件，时频误差补偿组件，其中：所述波形恢复组件用于对第一基带信号进行滤波，获取第一基带信号的自然时域波形信号；所述时频误差补偿组件用于获取所述自然时域波形信号的频率偏移，并进行补偿，产生第一处理信号；所述第三子模块，包括电压偏移补偿组件，正交失配补偿组件和多载波解调制组件，其中：所述电压偏移补偿组件用于获取所述第一处理信号的采样时间偏移，并进行补偿，获得电压偏移补偿信号；所述正交失配补偿组件用于获取所述电压偏移补偿信号正交分量和差分分量的失配，并进行补偿，进而获得正交失配补偿信号；所述多载波解调制组件对所述正交失配补偿信号进行多载波解调制，将多路多载波信号变换为单路基带信号，获得第二处理信号；所述第四子模块包括数据前导资源反映射组件，前导信号特征重构组件，数据信号特征重构组件，数据相位补偿组件，其中：所述数据前导资源反映射组件用于对所述第二处理信号的数据和前导进行分离，分别提取出数据信号和前导信号；所述前导信号特征重构组件用于通过对所述前导信号进行信号特征重构处理获得前导信号特征信息；所述数据信号特征重构组件用于通过对所述前导信号特征信息和数据信号进行信号特征重构处理获得数据信号特征信息；所述数据相位补偿组件用于对数据前导资源反映射组件输出的数据信号和所述数据信号特征信息进行频域滤波，获得第三处理信号。3.根据权利要求1所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第五子模块包括层解码组件，星座反映射组件，其中：所述层解码组件对所述多载波解调制组件输出的单路基带信号进行空时逆变换，获得层解码信号；所述星座反映射组件用于对所述层解码信号进行星座反映射，获得第四处理信号；所述第六子模块包括信道解码组件以及解扰码组件，其中：所述信道解码组件对所述第四处理信号进行信道解码，获得信道解码信号；所述解扰码组件对所述信道解码信号进行解扰码处理，获得第五处理信号；所述第七子模块包括帧信号生成组件和资源映射组件，其中：所述帧信号生成组件产生WLAN信号的子帧信号；所述资源映射组件将第五处理信号和所述子帧信号进行资源映射，获得参考信号；所述第八子模块包含距离向滤波组件，对所述参考信号和所述第二基带信号，以行为单位，进行一维时域滤波，获得第六处理信号。4.根据权利要求1所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第九子模块包括第一计算组件和第二计算组件，其中：所述第一计算组件计算第六处理信号相邻行对应位置的数值的平均差，获得平均差向量；所述第二计算组件对所述第六处理信号，以行为单位，以平均差向量的值为参考值，进行信号时间延迟处理，获得第七处理信号；所述第十子模块包括第三计算组件和第四计算组件，其中：所述第三计算组件对所述第七处理信号相邻行对应位置的数值进行乘加计算，获得累积向量；进而对所述累积向量归一化，获得归一化累积向量，进而将归一化累积向量进行角度计算，获得角度向量；所述第四计算组件对所述第七处理信号，以行为单位，以角度向量为参考值，进行信号相位补偿，获得第八处理信号。5.根据权利要求1所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统，其特征在于：所述第十一子模块包括傅立叶逆变换组件和存储组件，其中：所述傅立叶逆变换组件，对所述第八处理信号，以列为单位，进行傅立叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照从所述第二子模块到所述第十子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；所述存储组件分别对第一、第二、……、第n图像进行存储；所述第十二子模块包括分割组件和聚合组件，其中：所述分割组件分别对第一、第二、……、第n图像进行分割，获得主要区域图像和次要区域图像；所述聚合组件对所述主要区域图像和次要区域图像进行聚合计算，获得低空目标图像。6.一种基于WLAN信号的低空目标预警系统的实现方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统，特征在于，包括如下步骤：(1)所述低空目标预警系统搭载在地面上，用于接收所述第一射频信号的第一天线和接收所述第二射频信号的第二天线均指向天空，系统启动，所述低空目标预警系统开始工作；(2)所述通信模块将第一信号和第二信号采集起来，并传输至所述软件模块；(3)所述第一子模块对所述第一信号和所述第二信号进行频率转换，从射频信号转换到基带信号，获得第一基带信号和第二基带信号；(4)所述第二子模块对所述第一基带信号进行第一处理，恢复所述第一基带信号的自然波形，消除时频误差，输出第一处理信号；(5)所述第三子模块对所述第一处理信号进行第二处理，消除电压偏移，消除正交失配，进行多载波解调制，输出第二处理信号；(6)所述第四子模块对所述第二处理信号进行第三处理，完成导频信号特征重构、数据信号特征重构，数据信号相位补偿，输出第三处理信号；(7)所述第五子模块对所述第三处理信号进行第四处理，完成数据资源反映射，层解码，星座反映射，输出第四处理信号；(8)所述第六子模块对所述第四处理信号进行信道解码和解扰码处理，输出第五处理信号；(9)所述第七子模块对所述第五处理信号进行调制编码处理并结合WLAN标准帧结构，获得参考信号；(10)所述第八子模块对第七子模块输出的参考信号以及第一子模块输出的第二基带信号进行一维时域滤波处理，获取第六处理信号；(11)所述第九子模块对第六处理信号进行平均差处理和时间延迟处理，输出第七处理信号；(12)所述第十子模块对第七处理信号进行累积处理和相位补偿处理，输出第八处理信号；(13)所述第十一子模块对第八处理信号进行傅里叶逆变换，获得第一图像；进而对从相邻的其它n个WLAN基站接收到的信号，其中n≥2，依次按照上述第二子模块到第十子模块的处理流程，分别获得第二、……、第n图像；(14)所述第十二子模块对所述第一、第二、……、第n图像进行图像聚合，获得低空目标图像；(15)所述第十三子模块通过对低空目标图像中的目标形状、位置、姿态进行提取，获得预警信息。7.根据权利要求6所述的基于WLAN信号的低空目标预警系统的实现方法，其特征在于：所述第二子模块的实现方法包括：S200，构造单位升余弦信号，具体包括：以一个WLAN信号频域符号长度为拟构造单位升余弦信号的时间长度，以所述模数转换组件的采样频率为拟构造单位升余弦信号的时间采样率，产生单位升余弦信号；S210，以一个WLAN信号频域符号为处理单位，对所述第一基带信号与所述单位升余弦信号进行频域滤波，获得自然时域波形信号；S220，根据WLAN协议定义的WLAN前导信号中时间估计符号向量产生移位寄存器结构，采用Matlab进行仿真，获得二进制的WLAN前导信号中的时间估计符号向量；S230，对所述自然时域波形信号进行时间误差补偿，具体包括：对所述第一基带信号，在每个WLAN子帧内，与所述时间估计符号向量进行时域滤波，产生最大峰值向量和所述最大峰值对应的时间门信息向量；进而除去第一个WLAN子帧中先于所述时间门信息向量中第一个数的信号，保留后续的信号，即为第一补偿信号；S240，对所述自然时域波形信号进行频率误差补偿，具体包括，对所述最大峰值信息向量，进行相位提取，获得峰值相位向量；进而对峰值相位向量进行差分操作，获得频率误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢赛楠，曾张帆，潘永才，刘文超，周艳玲，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42