[0001] 本实用新型涉及的是一种新模式的复合探测模块，针对悬停状态下的旋翼无人机特定目标，在复杂环境下完成精准探测，具体涉及一种无线电声复合探测模块。

[0002] 随着旋翼无人机的普及和换代，针对旋翼无人机的监管和反制问题也亟待解决。弹药反制无人机在众多反制手段中硬反制的特点让多方关注。打击目标的前提是准确有效的发现目标，复合探测可以有效解决单模探测环境适应性不足、识别概率不高等问题，并且结合无线电/声复合探测原理及目标识别方法，提高对特定目标的探测精度。无线电探测模块用于监测目标电磁变化，由于目标径向移动产生微多普勒效应引起载波频率变化，提取频差信息进行目标特征分析，声探测模块是对声信号的幅值频率分析，提取声特征信息。单模式武器在探测识别方面就会存在一些缺陷，声有效探测范围有限，当存在环境噪声或者混响噪声时，其声探测的精度就会大大降低，错报和漏报概率也会大大增加；无线电探测隐蔽性差，当出现复杂电磁环境的干扰，高频频无线电的探测精度会大大降低。因此，提出多模探测器的融合探测理念，可以从容地应对战场复杂环境对探测距离和精度的挑战。

[0003] 理想的情况是提供一个体积较小、成本较低、结构简单的无线电\声复合探测模块。实用新型内容

[0004] 针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种无线电声复合探测模块，结构简单，体积小，成本低，探测精度高。

[0005] 为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：无线电声复合探测模块，包括主动式定频连续式无线电收发模块，对目标无线电探测提供无线电信号源，定频回波信号通过混频提取目标的微多普勒差频信号；

[0006] 被动式声探测模块，用于接收目标气动噪声的声音信号；

[0007] 信号处理电路，用于处理混频后的800Hz‑1500Hz的无线电差频信号及100Hz‑300Hz的声音信号，包括多级放大电路、选频滤波电路和低通滤波电路；

[0008] DSP最小系统板电路，用于整理信号处理电路后段的模拟信号，完成信号二次处理，并利用改进型模板匹配算法对标准库和实测数据进行数据对比并输出结果；

[0009] 无线电收发模块通过信号处理电路与DSP最小系统板电路相连，被动式声探测模块直接与DSP最小系统板电路相连，电源模块分别与无线电收发模块、被动式声探测模块、信号处理电路和DSP最小系统板电路相连。

[0010] 所述的DSP最小系统板电路采用芯片TMS320F28335，包括时钟电路、电源电路、AD采样电路。

[0011] 所述的微多普勒差频信号，通过无线电特性分析，提出无线电处理部分的电路设计要求和声处理部分的电路设计要求。

[0012] 所述的信号处理电路频率指标要求，设计低通+带通放大滤波电路，拟采用LC二阶滤波无源滤波和基于LM2904N芯片作为核心设计二级运放电路。

[0013] 所述的被动式声探测模块2采用PR‑ZS‑BZ板载噪声模块。

[0014] 本实用新型的无线电/被动声复合模块整体设计采用LM41‑T1的5.8GHz雷达式微波感应模块高频部分、微多普勒信号处理电路、PR‑ZS‑BZ板载噪声模块物理组合成复合探测模块。雷达式微波感应模块输出信号幅值范围约10mV‑20mV，额定电压为5V，信号处理电路输出模拟量范围0V‑3V，因此信号处理电路需要对多普勒回波信号约放大300倍。结合DSP芯片在处理数据时有速度快，采样频率高、稳定、成本低等特点，设计的小于100元的成本预期，选TMS320F28335作为复合探测模块的主控芯片。

[0015] 本实用新型的有益效果：本实用新型根据电路指标要求设计的微多普勒信号处理电路具有理想的放大倍率，可以阻隔前段高频电路，降低高低频信号相互影响，保证无线电高频收发模块的正常工作，同时加入带阻滤波电路和二级低通滤波电路，使电路针对性地完成指定频段内的选频放大，保证微多普勒信号处理电路信号稳定，完成设计无线电/被动声复合探测模块整体设计。

[0021] 为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

[0022] 参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：无线电声复合探测模块，包括主动式定频连续式无线电收发模块1，对目标无线电探测提供无线电信号源，定频回波信号通过混频提取目标的微多普勒差频信号；

[0023] 被动式声探测模块2，用于接收目标气动噪声的声音信号；

[0024] 信号处理电路3，用于处理混频后的800Hz‑1500Hz的无线电差频信号及100Hz‑300Hz的声音信号，包括多级放大电路、选频滤波电路和低通滤波电路；

[0025] DSP最小系统板电路4，用于整理信号处理电路后段的模拟信号，完成信号二次处理，并利用改进型模板匹配算法对标准库和实测数据进行数据对比并输出结果；

[0026] 无线电收发模块1通过信号处理电路3与DSP最小系统板电路4相连，被动式声探测模块2直接与DSP最小系统板电路4相连，电源模块5分别与无线电收发模块1、被动式声探测模块2、信号处理电路3和DSP最小系统板电路4相连。

[0027] 值得注意的是，所述的DSP最小系统板电路4采用芯片TMS320F28335，包括时钟电路、电源电路、AD采样电路。

[0028] 值得注意的是，所述的微多普勒差频信号，通过无线电特性分析，提出无线电处理部分的电路设计要求和声处理部分的电路设计要求。

[0029] 值得注意的是，所述的信号处理电路频率指标要求，设计低通+带通放大滤波电路，拟采用LC二阶滤波无源滤波和基于LM2904N芯片作为核心设计二级运放电路。

[0030] 此外，所述的被动式声探测模块2采用PR‑ZS‑BZ板载噪声模块。

[0031] 本具体实施方式通过无线电收发模块和被动声探测模块，将目标回波模拟信号经各自的后段信号处理电路后，通过DSP最小系统板上的信号输入接口，模拟信号AD转化后，将微多普勒频率信号和气动噪声信号通过FIR带通滤波处理后，利用改进型模板匹配法将待测目标回波数字信号与模板匹配法中的标准模板标准值比对，通过贴合度实现目标的探测识别，并利用DSP信号输出接口完成‘0’、‘1’判定信号地输出。

[0032] 参照图2和图3，信号处理电路在设计过程中需要考虑抑制高频和低频之间得相互干扰，避免回波信号频率紊乱，造成旋翼目标无线电特征参量误差过大，同时还要注意阻抗匹配，使前后两端电路输入输出功率相同。

[0033] 电路放大倍数为AU＝(R3//C2)/(R2+C1)，将滤波电路的上下限截止频率分别记作fH和fL，它们的计算值分别为fH＝1/(2π·R3·C2)和高通滤波的下限截止频率fL＝1/(2π·R2·C1)。因电路设计指标中提到实测LM41‑T1的5.8GHz雷达式微波感应模块的微多普勒信号约为10mV‑20mV，放大滤波电路地输出电压范围为0V‑3V，信号处理电路需要对微多普勒回波信号约放大300倍，采用多级放大,得到更大的倍数和更好的性能。

[0034] 设计的原理电路经过软件仿真分析结果表明：当输入信号频率为100Hz，幅值为10mV，经信号处理电路后，输出幅值为2.77V，信号有效放大了277倍；当输入信号频率为
2kHz，幅值为10mV，经信号处理电路后，输出幅值为3.86V，基本满足在需求频段内的300倍放大。两级运放电路中加入的中心频带为400Hz的带阻滤波电路和上限截止频率为3kHz的二阶低通滤波电路，可以有效提取小于200Hz因机体产生的多普勒信号和桨叶产生1kHz‑
3kHz的微多普勒信号，并且滤除200Hz‑1kHz的无效频段信号。

[0035] 二级运放和滤波电路基本满足电路设计要求，仿真验证后的多普勒处理信号电路由软件生成直插式PCB板封装。利用PBC实物在实验室分别进行两组实物验证，频段在500Hz的信号处理电路实验结果和频段在1.5kHz的信号处理电路实验验证结果。根据示波器图结果可得实验验证结果与仿真结果相近，基本可以满足多普勒信号电路在不同频段下的放大要求。

[0036] 本具体实施方式选DSP(TMS320F28335)作为复合探测模块的主控芯片。DSP电源模块的外部电源输入+5V直流电压，DSP正常运行时，经电源模块后可为系统电路提供稳定输出3.3V和1.8V两组直流稳定电压。芯片内部设有分频电路和倍频电路，可将系统内部时钟通过倍频或者分频操作实现DSP系统对时钟的需求。同时DSP系统板有设计锁相环，确保各组时钟的相位稳定，同时外部时钟可以通过锁相环向内核提供系统时钟，结合系统电路对时钟要求严格，结合低频晶振稳定度优于高频晶振，选用30MHz晶振作为外部时钟源。

[0037] 无线电/被动声复合探测模块整体设计，根据预先设计要求，复合探测模块的外壳尺寸为30mm*30mm*40mm。无线电探测模块高频段的PCB板尺寸为25mm*25mm，微多普勒信号处理电路的PCB板尺寸为28mm*38mm，PR‑ZS‑BZ板载噪声模块的PCB尺寸为28mm*39mm。利用3D打印机完成复合探测模块的外壳制作，并利用AB胶固定壳体与探测板，三块PCB板间隔约为12mm。DSP主控模块作为复合探测模块的外部附加部分。

[0038] 本具体实施方式结合目标微多普勒特性和气动噪声特性进行探测。其中包括硬件制作、数据融合处理、目标识别算法的研究，实验实测数据分析。提取微多普勒频率和幅值特征、气动噪声频率和分贝值特征以及复合关联特征信息，建立改进型模板匹配法的标准库，完成实际探测。

[0039] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。