一种多面相控阵雷达通信定向波束组网方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114222311A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111594195.3H04W84/18(2009.01)(22)申请日2021.12.24G01S13/87(2006.01)H04B7/06(2006.01)(71)申请人中国电子科技集团公司第十四研究H04B7/08(2006.01)所地址210039江苏省南京市雨花台区国睿路8号(72)发明人邢文革姚元尚小天朱军尹维江董扬赵敏(74)专利代理机构北京铸成博信知识产权代理事务所(普通合伙)16016代理人张广宇(51)Int.Cl.H04W16/28(2009.01)H04W40/24(2009.01)H04W56/00(2009.01)权利要求书4页说明书9页附图4页(54)发明名称一种多面相控阵雷达通信定向波束组网方法(57)摘要本发明涉及一种多面相控阵雷达通信定向波束组网系统和方法，在现有四面相控阵雷达系统工作机制下，采用同频时分方式，利用部分多面相控阵系统辅阵面及部分多面相控阵系统主阵面与感知任务分时占用时间资源，发射定向窄波束通信信号，完成群组节点间数据通信组网，以达成多节点通过高速率、高带宽、低时延的数据传输进行实时数据共享感知、同步分析以及高效数据通信的目。CN114222311ACN114222311A权利要求书1/4页1.一种多面相控阵雷达通信定向波束组网系统，其特征在于，该系统包括：多天线传感器节点、一体化调度模块、高速数据传输及调制解调模块、网络管理模块；每个节点具备多个天线阵面，在传感器主阵面中选取部分辅阵面，作为通信用天线，即通信辅阵天线，提供一个可捷变定向窄波束；通信辅阵天线后端连接高速数据传输及调制解调模块，完成基础无线通信功能；多个高速数据传输及调制解调模块接入网络管理模块；传感器阵面连接波束赋形模块，与网络管理模块共同受控于感知与通信一体化调度模块。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，可捷变定向窄波束为可捷变定向10°窄波束，可捷变指向范围是90°范围内、或120°范围内；节点均为TDMA同步通信系统，全网同步时钟参考北斗时钟输入；为使群组各节点间能够保持工作同步且系统通信及感知资源规律可控，系统设计为T时刻以及T+n×100ms，为通信工作周期开始时刻。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当每个节点具备四个天线阵面时，以节点指向方向为参考，左前天线阵面定义为阵面1，则顺时针方向依次为阵面2、阵面3、阵面4，定义一个感知与通信调度周期为100ms；以系统基准时钟T时刻为参考点，T~（T+Xms）是阵面1、3的通信周期窗口，这个周期内阵面1、3进行通信；与此同时，阵面2、4处于感知状态；（T+Xms）(T+100ms)是阵面2、4的通信周期窗口，这个周期内阵面2、4进行通信；与此同时，阵~面1、3处于感知状态；相背阵面由于背波干扰问题，需要保持同收同发；其中，X取值范围由感知与通信任务需求灵活配置划分，默认感知50ms：通信50ms；在此100ms工作周期内，感知与通信任务分别占用时间资源进行分时工作，达到避免同频干扰问题。4.一种多面相控阵雷达通信定向波束组网方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤1、节点传感器感知与通信共用天线阵面，感知与通信占用不同的天线阵面阵列；步骤2、节点传感器感知任务与通信任务采用时分方式占用不同时间周期，避免感知射频与通信射频的相互干扰；步骤3、适应四面阵天线系统感知与通信调度约束的双域路由划分按照阵面的通信方向和时间窗口，将系统网络划分成两个域：阵面1、3方向的通信周期定义为路由域A，阵面2、4的通信周期定义为路由域B；节点通过阵面波束作为网络接口，通过轮询进行节点间的分组控制消息交互，在各自的覆盖方向和通信时间内分别构建两张网络，路由协议过程产生的所有数据结构表，使用DomainID做路由域区分；MAC层按照路由域切换时序，分别调用这两张网络生成的节点路由表，完成系统资源分配和业务传输调度；步骤4、获取本地节点信息并广播每个节点在入网后，先从本地一体化调度模块获取本节点位置及运动方向信息，通过广播控制消息向邻节点通告，全网每个节点都需要周期性的广播通告自己的拓扑信息和路由信息；步骤5、通信射频采用定向窄波束指向，完成节点间的邻居发现、拓扑维护、网络建立过程；使用定向波束感知邻居节点，完成N次检测控制消息交互进行邻居节点有效性确认；使用多路径转发节点选举机制，确定拓扑控制消息的扩散转发路径；利用扩散的拓扑控制消息，节点间协同计算生成节点本地拓扑信息表项，路由信息表项；节点轮询进行控制消息交互，以便完成充分的邻节点感知发现；步骤6、网络管理模块控制通信射频以定向窄波束空分方式，达成系统资源的复用