一種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高等院校電子信息類專業(yè)電子對(duì)抗技術(shù)領(lǐng)域中的一種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，更具體地說是一種應(yīng)用于高等院校電子信息類專業(yè)的電子對(duì)抗原理與方法教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于培養(yǎng)高等院校電子信息類專業(yè)學(xué)生對(duì)電子對(duì)抗系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、應(yīng)用、設(shè)計(jì)開發(fā)能力。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電子對(duì)抗就是敵對(duì)雙方為削弱、破壞對(duì)方電子設(shè)備的使用效能、保障己方電子設(shè)備發(fā)揮效能而采取的各種電子措施和行動(dòng)，又稱電子戰(zhàn)。電子對(duì)抗分3個(gè)方面:電子對(duì)抗偵察、電子干擾和電子防御。電子對(duì)抗按電子設(shè)備的類型可分為雷達(dá)對(duì)抗、無線電通信對(duì)抗、導(dǎo)航對(duì)抗、制導(dǎo)對(duì)抗、光電對(duì)抗和水聲對(duì)抗等；按配置部位又可分為外層空間對(duì)抗、空中對(duì)抗、地面(包括海面)對(duì)抗和水下對(duì)抗。機(jī)載電子對(duì)抗系統(tǒng)是現(xiàn)代電子對(duì)抗的主要手段。隨著彈道導(dǎo)彈和衛(wèi)星的發(fā)展，外層空間是一個(gè)新的戰(zhàn)場，電子對(duì)抗在未來的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，將對(duì)戰(zhàn)略攻防起到重要作用。
[0003]信息技術(shù)的發(fā)展，使得電子對(duì)抗技術(shù)成為了信息戰(zhàn)爭與防御技術(shù)及民用信息安全防護(hù)等方面的核心關(guān)鍵技術(shù)，在軍事國防和國家安全等領(lǐng)域中占有重要的戰(zhàn)略地位。很多高校雖然都開設(shè)了該課程，如北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京理工大學(xué)、電子科技大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)等。由于各個(gè)高校的培養(yǎng)目標(biāo)不同，并沒有開設(shè)較全面的、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)課程。例如，對(duì)于比較注重實(shí)踐能力培養(yǎng)的桂林電子科技大學(xué)也僅僅開設(shè)了接收機(jī)測距和靈敏度實(shí)驗(yàn)、目標(biāo)積累門限檢測和虛警概率實(shí)驗(yàn)、噪聲調(diào)頻干擾和噪聲調(diào)幅干擾實(shí)驗(yàn)共三個(gè)實(shí)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)和研制一套電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是非常必要的。通過各種綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握測頻測向與定位技術(shù)、信號(hào)處理與電子偵察技術(shù)、電子干擾技術(shù)、隱身與硬摧毀技術(shù)和電子防護(hù)技術(shù)等技能，培養(yǎng)學(xué)生靈活、系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題，提高實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為畢業(yè)后進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的開發(fā)研制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)需要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，激發(fā)科研興趣，啟迪科研思維，培養(yǎng)科研道德。目前的實(shí)驗(yàn)條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這方面的需要。雖然有很多高校已經(jīng)開設(shè)了電子對(duì)抗技術(shù)課程，但是注重培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)還較少。因此，研制一種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)一直是急待解決的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的提供一種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，本發(fā)明是面向高等學(xué)校電子對(duì)抗技術(shù)課程，適應(yīng)于信息對(duì)抗技術(shù)專業(yè)，擬設(shè)計(jì)一個(gè)電子干擾和電子抗干擾系統(tǒng)，提出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有一定創(chuàng)新性，屬于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，不僅可以支持電子對(duì)抗技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，還可以用于該專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力；該系統(tǒng)也可以用于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的自主研發(fā)電子產(chǎn)品的能力；整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、功能多樣，既能進(jìn)行驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，又能完成綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際工程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力；能夠支持完成超外差接收機(jī)測頻、比幅單脈沖測向、無源定位、雷達(dá)信號(hào)處理、電子干擾和抗干擾電子防護(hù)等多個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，又可以完成電子偵察系統(tǒng)、雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)、電子干擾系統(tǒng)等的綜合性實(shí)驗(yàn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩部分，硬件部分由定向天線、雙工器、低噪聲小信號(hào)諧振放大器、模擬混頻器、數(shù)字頻率合成器、功率分配器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)分析處理器、功率放大器、功率合成器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器組成；軟件部分由FIR濾波器模塊、信號(hào)分選模塊、信號(hào)時(shí)域參數(shù)測量模塊、信號(hào)脈內(nèi)特征分析模塊、信號(hào)識(shí)別模塊、干擾信號(hào)產(chǎn)生模塊組成，所述的電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是通過定向接收天線接收信號(hào)，經(jīng)過雙工器送入低噪聲小信號(hào)諧振放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)過功率分配器分成4路信號(hào)，分別送入模擬混頻器，下變頻到模擬中頻信號(hào)；每路相差30MHz混頻輸入都由直接數(shù)字頻率合成器提供，這樣就可以同時(shí)接收120MHz帶寬信號(hào)；經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后，送入信號(hào)分析處理器，進(jìn)行分析處理，獲得信號(hào)特征參數(shù)。把分析得到的信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示，并與數(shù)據(jù)庫中綜合參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，完成信號(hào)的識(shí)別；根據(jù)目標(biāo)的特征，選用干擾策略，產(chǎn)生相應(yīng)的電子干擾信號(hào)；經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，變成模擬信號(hào)輸出，再經(jīng)過模擬混頻器，上變頻到射頻信號(hào)，經(jīng)過功率合成器把4路信號(hào)合成到I路信號(hào)，經(jīng)過功率放大器放大后，通過雙工器送入定向天線，向外部發(fā)射；
所述的信號(hào)分析處理器硬件部分采用TMS320C6455芯片；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用AD80141芯片；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用AD9779芯片；所述的數(shù)字頻率合成器采用AD9858芯片；所述的模擬混頻器采用ADF4118芯片；
所述的信號(hào)分析處理器軟件部分由FIR濾波器模塊、信號(hào)分選模塊、信號(hào)時(shí)域參數(shù)測量模塊、信號(hào)脈內(nèi)特征分析模塊、信號(hào)識(shí)別模塊、干擾信號(hào)產(chǎn)生模塊組成，所述的FIR濾波器模塊是采用積分梳狀濾波器，實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)濾波；所述的信號(hào)時(shí)域參數(shù)測量模塊包括脈沖幅度測量、脈沖到達(dá)時(shí)間測量、脈沖寬度測量、脈沖到達(dá)角測量；所述的信號(hào)脈內(nèi)特征分析模塊是利用捕獲的信號(hào)樣本，基于信號(hào)處理技術(shù)，完成脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)測量，如幅度、頻率、相位等，為后續(xù)的解調(diào)、識(shí)別和干擾信號(hào)生成提供必要的信息；所述的信號(hào)分選模塊是利用輻射源信號(hào)的規(guī)律性，基于多參數(shù)聯(lián)合分選方法，判讀來自不同輻射源發(fā)送的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分選；所述的信號(hào)識(shí)別模塊是利用對(duì)輻射源信號(hào)參數(shù)測量以及脈內(nèi)特征分析得到的數(shù)據(jù)，與信息數(shù)據(jù)庫中的已知輻射源進(jìn)行相關(guān)處理，利用比較查詢、統(tǒng)計(jì)識(shí)別等方法，確定未知輻射源信息；所述的干擾信號(hào)產(chǎn)生模塊是基于前面對(duì)輻射源信號(hào)的偵測與識(shí)別，針對(duì)輻射源信號(hào)的特點(diǎn)，來設(shè)計(jì)、產(chǎn)生適當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該輻射源的干擾，降低其工作效率，或使其無法正常工作；
所述的電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
(1)超外差接收機(jī)測頻實(shí)驗(yàn)；
(2)比幅單脈沖測向?qū)嶒?yàn)；
(3)無源定位實(shí)驗(yàn)；
(4)雷達(dá)信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)；
(5)電子干擾實(shí)驗(yàn)； (6)抗干擾電子防護(hù)實(shí)驗(yàn)；
(7)電子偵察系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)；
(8)雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)；
(9)電子干擾系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)。
[0006]本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)與工作原理。本發(fā)明基于電子對(duì)抗原理與方法，給出了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方案。硬件部分包括:定向天線、雙工器、低噪聲小信號(hào)諧振放大器、模擬混頻器、數(shù)字頻率合成器、功率分配器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)分析處理器、功率放大器、功率合成器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器。軟件部分包括:FIR濾波器模塊、信號(hào)分選模塊、信號(hào)時(shí)域參數(shù)測量模塊、信號(hào)脈內(nèi)特征分析模塊、信號(hào)識(shí)別模塊、干擾信號(hào)產(chǎn)生模塊。通過對(duì)信號(hào)的分選、時(shí)域參數(shù)測量、脈內(nèi)特征分析、信號(hào)識(shí)別以及產(chǎn)生壓制干擾、欺騙干擾等信號(hào)，可以完成電子對(duì)抗偵察、電子干擾、電子抗干擾等多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
[0007]—種電子對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn):
(1)硬件電路采用雙混頻電路，可對(duì)雙信道信號(hào)進(jìn)行偵查和干擾；
(2)采用數(shù)字頻率合成器提供連續(xù)變化的本振信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射源信號(hào)的快速搜索；
(3)多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只需一個(gè)硬件系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)，可成倍地減小體積和整機(jī)功耗；
(4)本發(fā)明完全依據(jù)高等學(xué)校電子對(duì)抗技術(shù)課程要求，可以完成電子偵查、電子干擾、電子抗干擾等相關(guān)內(nèi)容的多個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)電子對(duì)抗綜合性實(shí)驗(yàn)；
(5)雖然有很多高校已經(jīng)開設(shè)了電子對(duì)抗技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)，但是注重培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)還較少。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力；
(6)數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性高，后期的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用因而降低；
將廣泛的應(yīng)用于高等院校電子信息類專業(yè)電子對(duì)抗技術(shù)領(lǐng)域中。