CN216959880U - 一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，该辅助决策设备由艇端设备和岸基设备两部分组成，在艇端设备中：阵列天线单元的第一端口连接于接收机的第一接收端，阵列天线单元的第二端口通过隔离开关连接于接收机的第二接收端，其中，阵列天线单元至少包括测向扫频天线；接收机的输出端电连接于数据处理单元，接收机用于将阵列天线单元接收到的探测信号转发至数据处理单元；舰载应急通信设备的接收端连接于数据处理单元的输出端，舰载应急通信设备用于将数据处理单元处理探测信号输出的监测数据，通过北斗通信卫星发送至岸基设备。通过本申请中的技术方案，优化监测影响无线电信号通信的干扰信号频率和方位的效果，并提高频率覆盖范围。

Description

一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备

技术领域

本申请涉及无人艇设备的技术领域，具体而言，涉及一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备。

背景技术

无人艇具有远程控制、自主航行的功能，其中，无线通信技术是无人艇通讯的关键技术。但是，由于大量的无线电信号在空中传播，通信频率覆盖范围较宽，使得无人艇遥控遥测赖以安全运行的电磁环境变得越发复杂甚至恶化，而无线电信号的干扰会导致无人艇通信***信噪比下降，影响解调性能、误码率大大增加，严重时会出现通信中断情况。

因此，需要对无人艇无线通信环境中的干扰信号进行测向定位，探测出干扰源的信号幅度、频率以及干扰类型，进而通过改频、增幅、切换天线方位等措施进行有效的干扰躲避与干扰抑制，保障无人艇安全、可靠、稳定的运行。

而现有技术中的干扰信号测向装置，至少存在以下问题：

1、虽然超宽带天线的频率类型较多，且对应的专用频带、频率覆盖范围也比较大，但是并不能够完全覆盖0.5G到6GHz，不能实现全范围覆盖，且自动化程度偏低，通常需要人工作业，无法实现无人化操作。

2、由于无人船载荷较多，导致测向天线安装空间有限，而对于现有的高增益超宽带天线而言，其体积一般较大，对于空间有限的船只，安装不便，而且，其他载荷设备也会对测向扫频天线造成干扰，特别是对于测向天线中切换测向通道的电子开关。

发明内容

本申请的目的在于：解决无人艇中干扰信号测向无法实现无人化操作以及频率覆盖范围较窄的问题，并优化了监测影响无线电信号通信的干扰信号频率和方位的效果。

本申请的技术方案是：提供了一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，该辅助决策设备由艇端设备和岸基设备两部分组成，艇端设备设置于无人艇上，艇端设备用于获取无人艇航行过程中的探测信号，并将探测信号的监测数据发送至岸基设备，岸基设备用于根据接收到的监测数据生成辅助决策指令，其特征在于，艇端设备包括：阵列天线单元，隔离开关，接收机，数据处理单元以及舰载应急通信设备；阵列天线单元的第一端口连接于接收机的第一接收端，阵列天线单元的第二端口通过隔离开关连接于接收机的第二接收端，其中，阵列天线单元至少包括测向扫频天线；接收机的输出端电连接于数据处理单元，接收机用于将阵列天线单元接收到的探测信号转发至数据处理单元；舰载应急通信设备的接收端连接于数据处理单元的输出端，舰载应急通信设备用于将数据处理单元处理探测信号输出的监测数据，通过北斗通信卫星发送至岸基设备。

上述任一项技术方案中，进一步地，测向扫频天线至少包括：维瓦尔第天线，圆极化扫频天线以及PCB板；PCB板包括多级，其中，第一级PCB板与第二级PCB板上设置有成对的多组卡槽；圆极化扫频天线设置于第一级PCB板的上方，圆极化扫频天线的顶部设置有圆形基板，圆形基板上设置有汇聚连接的等角螺旋馈电结构和阿基米德螺旋馈电结构，圆极化扫频天线的输出端电连接于阵列天线单元的第一端口；维瓦尔第天线的上下两侧设置有凸台，凸台***卡槽，以将多个维瓦尔第天线安装在第一级PCB板与第二级PCB板之间，多个维瓦尔第天线用于组成测向阵列天线，维瓦尔第天线的输出端电连接于阵列天线单元的第二端口。

上述任一项技术方案中，进一步地，圆形基板上设置有汇聚连接的等角螺旋馈电结构和阿基米德螺旋馈电结构，具体包括：圆形基板的中心设置有馈电点，馈电点的两侧沿径向设置有两个矩形馈电结构；等角螺旋馈电结构的一端汇聚并向馈电点所在位置螺旋以连接于矩形馈电结构的一端；等角螺旋馈电结构的另一端汇聚并向馈电点所在位置的反方向螺旋至第一预设位置以连接于阿基米德螺旋馈电结构的一端；阿基米德螺旋馈电结构的另一端由内向外旋转并汇聚于第二预设位置，其中，第二预设位置正对于矩形馈电结构的另一端。

上述任一项技术方案中，进一步地，隔离开关包括：壳体以及开关组；壳体的内部设置有屏蔽结构，屏蔽结构将壳体的内部划分为多个腔室，其中，第一腔室位于壳体内部的中间区域，多个第二腔室分布于第一腔室的外侧与壳体内壁之间；开关组包括第一开关和第二开关，第一开关设置于第一腔室内，第二开关设置于第二腔室内，第二开关的一端设置于隔离开关的输入端，第二开关的另一端连接于第一开关的输入端，第一开关的输出端设置于隔离开关的输出端，其中，第一开关为多路选通开关，第二开关为Pin开关，Pin开关与多路选通开关之间通过射频方式连接。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案，艇端设备的阵列天线中采用测向扫描化天线，将维瓦尔第天线和圆极化扫频天线进行集成一体化设计，在减小测向扫描天线设备体积的同时，有助于提高测向扫描化天线整体的频率覆盖范围，进而优化了抗干扰辅助决策设备对干扰信号的监测效果。并通过设置具有高隔离度的隔离开关，实现对维瓦尔第天线的信号隔离，保证了传输至接收机的探测信号的准确性和可靠性，有助于保证阵列天线单元的稳定运行。

在本申请中，还通过设置舰载应急通信设备，以保证无人艇在受到干扰时，能够通过北斗通信卫星将实时监测数据发送至岸基设备，由岸基设备进行干扰辅助决策，及时调整通信设备的频率、幅度、带宽、天线方位等参数，进行有效的抗干扰，保证无人艇的安全航行。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备的示意框图；

图2是根据本申请的一个实施例的阵列天线单元的主视图；

图3是根据本申请的一个实施例的圆极化扫频天线的主视图；

图4是根据本申请的一个实施例的圆极化扫频天线的俯视图；

图5(a)是根据本申请的一个实施例的阻抗板正面的示意图；

图5(b)是根据本申请的一个实施例的阻抗板反面的示意图；

图6(a)是根据本申请的一个实施例的维瓦尔第天线的前视图；

图6(b)是根据本申请的一个实施例的维瓦尔第天线的后视图；

图7是根据本申请的一个实施例的阵列天线单元的隔离度仿真图；

图8是根据本申请的一个实施例的阵列天线单元的端口驻波比仿真图；

图9是根据本申请的一个实施例的阵列天线单元的方向性仿真图；

图10是根据本申请的一个实施例的壳体的俯视图；

图11是根据本申请的一个实施例的隔离开关的示意图；

图12是根据本申请的一个实施例的接收机的示意框图；

图13是根据本申请的一个实施例的数据处理单元的示意框图；

图14是根据本申请的一个实施例的探测信号处理流程的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，该辅助决策设备由艇端设备100和岸基设备200两部分组成，艇端设备100设置于无人艇上，艇端设备100用于获取无人艇航行过程中的探测信号，并判断探测信号是否为干扰信号，若是干扰信号，则将探测信号的监测数据发送至岸基设备200，岸基设备200用于根据接收到的监测数据生成辅助决策指令。

具体的，在无人艇航行过程中，由艇端设备100对其阵列天线单元10接收到的探测信号进行分析，采用如频谱感知技术中的能量检测法、相关检测法等方法，判断探测信号是否为干扰信号。

在遇到干扰源干扰无人艇中的通信设备正常工作时，艇端设备100利用其上设置的舰载应急通信设备50，利用北斗通信***将接收到的探测信号的实时监测数据回传到岸基设备200，由岸基设备200汇总通信双方周围电磁频谱的监测结果并综合判断干扰方位，生成辅助决策指令，通过修改无人艇与岸基设备200中通信设备的频率、幅度、带宽、天线方位等参数，进行有效的抗干扰。

需要说明的是，本实施例对岸基设备200生成辅助决策指令的过程并不限定。

本实施例中，由于北斗通信卫星每分钟发送一次数据，所以北斗通信卫星自身的信号扰动对艇端设备100的探测结果可以忽略，岸基设备200为手动与自动相结合的方式，通过手动探测干扰方向，自动识别信号频率、幅度、类型等信息，探测上行链路是否受到影响，艇端设备100和岸基设备200同时工作，检测数据在岸基设备200进行融合显示。

通过利用艇端设备100和岸基设备200，对影响无线电信号通信的干扰信号源频率和方位进行监测和识别，生成辅助决策指令，并利用无人艇配备的通信设备实现自动化无人化操作，解决了现有无线电测向设备无法无人化操作的问题。

实施例二：

在上述实施例的基础上，为了实现在无人艇中设置具有干扰测向定位功能的艇端设备100，并提高艇端设备100的小型化以及阵列天线单元10的频率覆盖范围，本实施例示出了一种艇端设备100的实现方式，该艇端设备100包括：阵列天线单元10，隔离开关60，接收机30，数据处理单元40以及舰载应急通信设备50；其中，阵列天线单元10为测向和扫频一体化天线，其至少包括维瓦尔第天线101和圆极化扫频天线102一体化设计的测向扫频天线，实现干扰信号的频率监测和方向定位，交由岸基设备200进行分析。

本实施例中，阵列天线单元10的第一端口连接于接收机30的第一接收端，阵列天线单元10的第二端口通过隔离开关60连接于接收机30的第二接收端，其中，阵列天线单元10至少包括测向扫频天线。

如图2所示，本实施例中还示出了一种阵列天线单元10中测向扫频天线的实现方式，该测向扫频天线至少包括：维瓦尔第天线101，圆极化扫频天线102以及PCB板；PCB板包括多级，其中，第一级PCB板31与第二级PCB板32上设置有成对的多组卡槽；圆极化扫频天线102设置于第一级PCB板31的上方，圆极化扫频天线102的顶部设置有圆形基板21，圆形基板21上设置有汇聚连接的等角螺旋馈电结构22和阿基米德螺旋馈电结构23，圆极化扫频天线102的输出端电连接于阵列天线单元10的第一端口；维瓦尔第天线101的上下两侧设置有凸台11，凸台11***卡槽，以将多个维瓦尔第天线101安装在第一级PCB板31与第二级PCB板32之间，多个维瓦尔第天线101用于组成测向阵列天线，维瓦尔第天线101的输出端电连接于阵列天线单元10的第二端口。

具体的，将圆极化扫频天线102安装在第一级PCB板31的上方，即天线装置的顶部，可有效的接收空中和岸基发送的电磁波信号。并且，为了减轻天线装置整体重量，天线装置的整体按照模块化设计思路，采用第一级PCB板31与第二级PCB板32作为支撑板，通过适当的开槽或孔作为卡槽，将维瓦尔第天线101和圆极化扫频天线102固定在一起，没有使用螺钉、结构件等固定部件，不仅能够降低天线装置的整体重量，而且还节约了天线各部件的安装空间，有助于实现天线装置的小型化，更加适用于无人船的干扰监测定位。

如图3和4所示，本实施例又示出了一种圆极化扫频天线的实现方式，该圆极化扫频天线102包括：圆形基板21，等角螺旋馈电结构22，阿基米德螺旋馈电结构23以及阻抗板24，其中，等角螺旋馈电结构22和阿基米德螺旋馈电结构23汇聚连接设置于圆形基板21上；圆极化扫频天线102的顶部设置有圆形基板21，圆形基板21的中心设置有馈电点25，馈电点25的两侧沿径向设置有两个矩形馈电结构26；等角螺旋馈电结构22的一端汇聚并向馈电点25所在位置螺旋以连接于矩形馈电结构26的一端；等角螺旋馈电结构22的另一端汇聚并向馈电点25所在位置的反方向螺旋至第一预设位置以连接于阿基米德螺旋馈电结构23的一端；阿基米德螺旋馈电结构23的另一端由内向外旋转并汇聚于第二预设位置，其中，第二预设位置正对于矩形馈电结构26的另一端；阻抗板24设置于圆形基板21的下方，阻抗板24的一端连接于馈电点25，阻抗板24的另一端连接于电子开关。

具体的，螺旋天线具有多方面的宽频带特性，无论是方向特性、阻抗特性还是极化特性都是宽带的，而且具有体积小、重量轻、结构稳定、圆极化特性好等优点，因而引起了高度重视并得到了广泛应用。但是一般的平面螺旋天线或者锥面螺旋天线，在确定频带情况下，都很难在设计尺寸上进一步实现在体积上的小型化。

虽然等角螺旋天线具有良好的宽带特性，但是如果兼容低频段整体尺寸就会变得非常庞大，因此，可以借助阿基米德螺旋加载特性，在展宽频段的同时降低天线的物理尺寸。所以，采用标准的阿基米德螺旋与等角螺旋天线进行改良，将两者的优势进行组合。

本实施例中，设定圆极化扫频天线102的指标包括：频带fH/fL＝12，VSWR不小于3，轴比不大于3dB，天线尺寸直径不大于波长的六分之一。圆极化扫频天线102的仿真指标具体如表1所示。

表1

具体的，在圆形基板21的上表面设置等角螺旋馈电结构22和阿基米德螺旋馈电结构23，等角螺旋馈电结构22分为两组对称的馈电结构。在圆形基板21的所在平面建立平面直角坐标系，原心为圆形基板21的圆心，设定两个矩形馈电结构26相对设置，两个矩形馈电结构26长度方向中心线的连线与y轴重合，逆时针旋转方向为正方向，以任一个等角螺旋馈电结构22为例。

该等角螺旋馈电结构22的一端汇聚并向内旋转，与一个矩形馈电结构26的一端连接。该等角螺旋馈电结构22的另一端汇聚并向外旋转，旋转至第一预设位置时，与阿基米德螺旋馈电结构23的一端连接，其中，第一预设位置由圆极化扫频天线102的天线指标通过仿真确定，该第一预设位置与其相连的矩形馈电结构26之间的夹角为7/4。

同样的，阿基米德螺旋馈电结构23的另一端由内向外旋转并汇聚于第二预设位置，第二预设位置正对于矩形馈电结构26的另一端，与其相连的矩形馈电结构26之间的夹角为3/2。

本实施例中，利用等角螺旋馈电结构和阿基米德螺旋馈电结构组成圆极化扫频天线，借助阿基米德螺旋馈电结构的加载特性以充分利用等角螺旋馈电结构的宽带特性，在展宽频段的同时降低天线的物理尺寸，实现了无人船中干扰监测定位阵列天线的小型化设计。

进一步的，本实施例还示出一种阻抗版24的实现方式，其结构如图5(a)和图5(b)所示，阻抗板24的正反两面分别设置有指数渐变微带线，正反两面的指数渐变微带线的起始端位于阻抗板24的顶部，连接于馈电点，正反两面的指数渐变微带线的终止端位于阻抗板24的底部，其中，正面指数渐变微带线终止端的宽度小于反面指数渐变微带线终止端的宽度。

具体的，在阻抗板24的顶部中心位置处设置中心凸起28，作为正反两面的指数渐变微带线的起始端，同时，在圆形基板21的中心位置处设置凹槽，***中心凸起28后，通过镀铜的方式，形成圆形基板21的馈电点25。

需要说明的是，正反两面的指数渐变微带线的形状由圆极化扫频天线指标确定，其实现方式可以采用巴伦阻抗变换线。

通过设置正反两面的平行双线，利用正反两面微带线的参考地板指数渐变到同样宽度，将非平衡馈电方式转换为平衡馈电方式，实现阻抗匹配与巴伦(平衡/不平衡)转换，得到较宽的带宽，保持良好的性能。

本实施例中，同样采用卡槽连接的方式，将阻抗板24安装在圆形基板21的下方。因此，圆形基板21上方设置有至少两个槽位29，在阻抗板24的上方设置相应的凸起27，通过凸起27与槽位29配合，完成阻抗板24与圆形基板21的安装。

本实施例中的圆极化扫频天线102有助于提高天线的增益并实现天线的良好辐射特性，并且，通过上述方式将等角螺旋与阿基米德螺旋进行组合，一方面改善了等角螺旋天线的低频特性，另一方面客服了阿基米德螺旋天线臂长，传输损耗大，天线效率低的特点。变异的螺旋天线不仅改善了超宽带特性，也大幅度缩小了天线的尺寸，利于工程化设计。

本实施例中，维瓦尔第天线101的上下两侧设置有凸台11，凸台11***卡槽，以将多个维瓦尔第天线101安装在第一级PCB板31与第二级PCB板32之间，多个维瓦尔第天线101用于组成测向阵列天线。

具体的，维瓦尔第天线101包括方形基板12、辐射槽线13、介质透镜14、渐变带状线15等结构。进行天线设计时，在方形基板12的长边的两侧增加相应的凸台11，以便与第一级PCB板31、第二级PCB板32上规则设置的卡槽相配合，利用两块PCB板卡住维瓦尔第天线101，没有多余的结构件与安装螺钉，可以减轻重量，方便安装。

本实施例中，如图6(a)和图6(b)所示，维瓦尔第天线101的数量为8个，任一个维瓦尔第天线101的安装位置与正八边形的一个顶点与圆心的连线重合。

具体的，本实施例中的维瓦尔第天线101也称锥形槽天线TSA，是一种针对宽带应用的理想天线，由辐射槽线13、方形基板12、介质透镜14以及渐变带状线15组成，其中，辐射槽线13的开口宽度为200mm，渐变带状线15作为维瓦尔第天线101的馈线部分，其馈电口设置于方形基板12的侧边底部，使其与下方的隔离开关60的接口位于一条近似直线，进而使得两者之间的连接线最短，有助于实现阵列天线小型化。

本实施例中，维瓦尔第天线101的宽度为262mm，长度为300mm。

通过电加载方式，缩小了标准维瓦尔第天线Vivaldi在水平方向的尺寸，以便能够利用8个维瓦尔第天线101组成测向阵列天线，同时其性能仍能保持标准维瓦尔第天线Vivaldi的指标。

设定8个维瓦尔第天线101用于组成测向阵列天线仿真指标如表2所示。

表2

传统的维瓦尔第天线是一种有渐变缝隙的天线，使用微带来馈电，微带馈线中的电磁波通过金属层上所开的缝隙向外辐射。不同形式的缝隙可以使用表面微带实现，不同的结构和性能的微带缝隙天线通过改变天线的介质基板材料，调整天线馈点阻抗、调整天线渐变线与外形尺寸，获得最佳的辐射增益与端口阻抗。

本实施例利用介质透镜14以及渐变带状线15组成馈电结构，实现馈电及阻抗变换的作用，通过修正馈电结构的尺寸以及天线的外形尺寸获得最佳的宽带天线的端口阻抗和辐射效果。并进行阵列化结构调整，将馈电口调整到侧边底部，方便与隔离开关60进行总线连接，尾部空间可以作为圆极化全向天线的基座并且可以利用金属隔板提高天线之间隔离度。

通过仿真测试，该维瓦尔第天线101在0.5-6G频率范围内的天线增益平均为8dbi，且该维瓦尔第天线101在0.5-6G频率范围内驻波比VSWR小于2，端口阻抗符合阵列天线的要求。

本实施例中，采用在PCB板上设置卡槽的形式，将维瓦尔第天线和圆极化扫频天线进行集成化设计，在提高阵列天线频率覆盖范围的前提下，减小阵列天线的体积，特别是将8个维瓦尔第天线围成一个圆形、等间距分布的阵列，并通过设置加强铝管，以***圆极化扫频天线的阻抗板，有助于维瓦尔第天线和圆极化扫频天线之间的信号屏蔽，实现了无人船中干扰监测定位阵列天线的小型化设计。

进一步的，上述PCB板还包括第三级PCB板33，第三级PCB板33通过多根连接柱4设置于第二级PCB板32的下方，艇端设备100还包括：隔离开关60以及电子开关；隔离开关60和电子开关设置于第三级PCB板33上，其中，隔离开关60的信号输入端电连接于维瓦尔第天线101(阵列天线单元10的第二端口)，电子开关的信号输入端电连接于圆极化扫频天线102(阵列天线单元10的第一端口)，隔离开关60和电子开关闭合时，可向外提供接收到的探测信号。

具体的，隔离开关60由高速高隔离电控开关设计而成，具有快速响应，远程控制等功能，其具体实现方式本实施例并不限定，其中，隔离开关60设置有多个接口，其接口数量与维瓦尔第天线101的数量相同。

需要说明的是，也可以通过集成设计，将隔离开关60与电子开关进行集成化。

进一步的，第一级PCB板31的中心处设置有通孔，第二级PCB板32的中心处设置有安装孔，装置还包括：加强铝管5；加强管的上端穿过通孔连接于圆极化扫频天线102的底部，加强管的下端通过安装孔安装于第二级PCB板32上。

具体的，将圆极化扫频天线102的阻抗板24穿过加强铝管5，电连接至设置在第三级PCB板33上的电子开关的信号输入端接口，通过设置加强铝管5，有助于提高圆极化扫频天线102与维瓦尔第天线101之间隔离度。同时，隔离开关60的信号输入端接口电连接于8个维瓦尔第天线101，可通过总线的形式将接收到的两种探测信号进行汇总，再统一对外连接，有助于实现阵列天线的小型化。

通过对上述阵列天线单元10进行仿真，如图7至图9所示，由上述仿真曲线可知，在工作频段带0.5-6GHz内，方向性系数大于4dbi。输入驻波比平均小于2，相邻单元低频段耦合较大，整体隔离度大于30dB，单元之间隔离度较好，主要依靠单元之间的间距较大，且阵列中间有金属圆管进行隔离。

在上述实施例的基础上，为了配合设置的8个维瓦尔第天线，提高隔离开关60的隔离度，本实施例还示出一种隔离开关60的实现方式，如图10和图11所示，该隔离开关60包括：壳体以及开关组；壳体的内部设置有屏蔽结构，屏蔽结构将壳体的内部划分为多个腔室，其中，第一腔室62位于壳体内部的中间区域，多个第二腔室61分布于第一腔室62的外侧与壳体内壁之间；开关组包括第一开关603和第二开关601，第一开关603设置于第一腔室62内，第二开关601设置于第二腔室61内，第二开关601的一端设置于隔离开关60的输入端，第二开关601的另一端连接于第一开关603的输入端，第一开关603的输出端设置于隔离开关60的输出端，其中，第一开关603为多路选通开关，第二开关601为Pin开关，Pin开关与多路选通开关之间通过射频方式连接。

进一步的，第二开关601为单刀双掷开关，第二开关601的动端电连接于第一开关603，第二开关601的第一不动端电连接于维瓦尔第天线，第二开关601的第二不动端电连接于隔离电阻的一端，隔离电阻的另一端接地，其中，第二开关601与第一开关603联动。

具体的，在壳体内设置屏蔽结构，为每个开关提供一个单独的腔室，通过物理隔离的方式，对隔离开关60中的辐射干扰进行隔离，增加隔离开关60中各个开关的隔离度，有助于使隔离开关60的整体频率相应特性保持一致，减小了不同频率干扰的维瓦尔第天线测向幅度误差。

本实施例中，为了与8个维瓦尔第天线相配合，并提高隔离开关60的隔离度，在壳体内设置屏蔽结构，为每个开关提供一个单独的腔室，通过物理隔离的方式，对隔离开关60中的辐射干扰进行隔离，增加隔离开关60中各个开关的隔离度，有助于使隔离开关60的整体频率相应特性保持一致，减小了不同频率干扰的维瓦尔第天线测向幅度误差。

本实施例中，接收机30的输出端电连接于数据处理单元40，接收机30用于将阵列天线单元10接收到的探测信号转发至数据处理单元40，由数据处理单元40对探测信号是否为干扰信号进行判断，其判断方法可以为能量检测法、相关检测法等。当判定探测信号为干扰信号时，将探测信号对应的监测数据发送至舰载应急通信设备50。

具体的，该接收机30为双通道宽带接收机30，其宽带通信频段包括但不限于UHF、L、S、C频段，频率范围至少覆盖到0.5～2.7GHz，制式可以包括专用通信、GPS/北斗、移动通信(2G/3G/4G/5G)、卫星通信等，以满足通信频段监测的要求。如图12所示，该接收机30硬件由射频模拟部分和数字基带两部分组成，其中射频模拟部分主要实现自由空间电磁波获取、放大、滤波、频谱搬移等功能，考虑到射频模拟部分容易受到强干扰袭击而损坏，所以射频模拟部分采用热备份方式，提升产品可靠性，主要模块电路包括主备切换电路、选频放大电路、模拟下变频电路、中频放大电路、AD转换电路等。数字基带部分主要实现模拟信号数字化，高速数据采集、存储、分析，对外接口管理等功能；主要模块电路包含FPGA高速数据处理单元40、ARM处理单元、时钟单元、电源转换电路单元等。

需要说明的是，本实施例对双通道宽带接收机30的实现方式并不限定。

本实施例中，数据处理单元40的输出端连接于舰载应急通信设备50的接收端，舰载应急通信设备50用于将数据处理单元40处理探测信号的监测数据，通过北斗通信卫星发送至岸基设备200。

如图13所示，在数据处理单元40中需要将射频(RF)采集信号下变频到中频(IF)，通过专用的采集芯片转换成数字信号进行处理。

对接收信号(探测信号)进行数字化后，通过软件编程的方式来灵活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编解码及加解密功能。

需要说明的是，本实施例对数据处理单元40的实现方式并不限定。

在接收时，来自阵列天线单元10的探测信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程数字信号处理器(FPGA)模块实现所需的各种信号处理，并将处理后数据(探测信号的监测数据)发送至岸基设备200。整个探测信号处理流程如图14所示，具体过程不再赘述。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，该辅助决策设备由艇端设备和岸基设备两部分组成，艇端设备设置于无人艇上，艇端设备用于获取无人艇航行过程中的探测信号，并将探测信号的监测数据发送至岸基设备，岸基设备用于根据接收到的监测数据生成辅助决策指令，其中，艇端设备包括：阵列天线单元，隔离开关，接收机，数据处理单元以及舰载应急通信设备；阵列天线单元的第一端口连接于接收机的第一接收端，阵列天线单元的第二端口通过隔离开关连接于接收机的第二接收端，其中，阵列天线单元至少包括测向扫频天线；接收机的输出端电连接于数据处理单元，接收机用于将阵列天线单元接收到的探测信号转发至数据处理单元；舰载应急通信设备的接收端连接于数据处理单元的输出端，舰载应急通信设备用于将数据处理单元处理探测信号输出的监测数据，通过北斗通信卫星发送至岸基设备。通过本申请中的技术方案，优化监测影响无线电信号通信的干扰信号频率和方位的效果，并提高频率覆盖范围。

在本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (4)

1.一种水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，所述辅助决策设备由艇端设备(100)和岸基设备(200)两部分组成，所述艇端设备(100)设置于无人艇上，所述艇端设备(100)用于获取所述无人艇航行过程中的探测信号，并将所述探测信号的监测数据发送至所述岸基设备(200)，所述岸基设备(200)用于根据接收到的所述监测数据生成辅助决策指令，其特征在于，所述艇端设备(100)包括：阵列天线单元(10)，隔离开关(60)，接收机(30)，数据处理单元(40)以及舰载应急通信设备(50)；

所述阵列天线单元(10)的第一端口连接于所述接收机(30)的第一接收端，所述阵列天线单元(10)的第二端口通过所述隔离开关(60)连接于所述接收机(30)的第二接收端，其中，所述阵列天线单元(10)至少包括测向扫频天线；

所述接收机(30)的输出端电连接于所述数据处理单元(40)，所述接收机(30)用于将所述阵列天线单元(10)接收到的所述探测信号转发至所述数据处理单元(40)；

所述舰载应急通信设备(50)的接收端连接于所述数据处理单元(40)的输出端，所述舰载应急通信设备(50)用于将所述数据处理单元(40)处理所述探测信号输出的所述监测数据，通过北斗通信卫星发送至所述岸基设备(200)。

2.如权利要求1所述的水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，其特征在于，所述测向扫频天线至少包括：维瓦尔第天线(101)，圆极化扫频天线(102)以及PCB板；

所述PCB板包括多级，其中，第一级PCB板(31)与第二级PCB板(32)上设置有成对的多组卡槽；

所述圆极化扫频天线(102)设置于所述第一级PCB板(31)的上方，所述圆极化扫频天线(102)的顶部设置有圆形基板(21)，所述圆形基板(21)上设置有汇聚连接的等角螺旋馈电结构(22)和阿基米德螺旋馈电结构(23)，所述圆极化扫频天线(102)的输出端电连接于所述阵列天线单元(10)的第一端口；

所述维瓦尔第天线(101)的上下两侧设置有凸台(11)，所述凸台(11)***所述卡槽，以将多个所述维瓦尔第天线(101)安装在所述第一级PCB板(31)与所述第二级PCB板(32)之间，多个所述维瓦尔第天线(101)用于组成测向阵列天线，所述维瓦尔第天线(101)的输出端电连接于所述阵列天线单元(10)的第二端口。

3.如权利要求2所述的水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，其特征在于，所述圆形基板(21)上设置有汇聚连接的等角螺旋馈电结构(22)和阿基米德螺旋馈电结构(23)，具体包括：

所述圆形基板(21)的中心设置有馈电点(25)，所述馈电点(25)的两侧沿径向设置有两个矩形馈电结构(26)；

所述等角螺旋馈电结构(22)的一端汇聚并向所述馈电点(25)所在位置螺旋以连接于所述矩形馈电结构(26)的一端；

所述等角螺旋馈电结构(22)的另一端汇聚并向所述馈电点(25)所在位置的反方向螺旋至第一预设位置以连接于所述阿基米德螺旋馈电结构(23)的一端；

所述阿基米德螺旋馈电结构(23)的另一端由内向外旋转并汇聚于第二预设位置，其中，所述第二预设位置正对于所述矩形馈电结构(26)的另一端。

4.如权利要求2或3所述的水面无人艇通信抗干扰辅助决策设备，其特征在于，所述隔离开关(60)包括：壳体以及开关组；

所述壳体的内部设置有屏蔽结构，所述屏蔽结构将所述壳体的内部划分为多个腔室，其中，第一腔室(62)位于所述壳体内部的中间区域，多个第二腔室(61)分布于所述第一腔室(62)的外侧与所述壳体内壁之间；

所述开关组包括第一开关(603)和第二开关(601)，所述第一开关(603)设置于所述第一腔室(62)内，所述第二开关(601)设置于所述第二腔室(61)内，所述第二开关(601)的一端设置于所述隔离开关(60)的输入端，所述第二开关(601)的另一端连接于所述第一开关(603)的输入端，所述第一开关(603)的输出端设置于所述隔离开关(60)的输出端，

其中，所述第一开关(603)为多路选通开关，所述第二开关(601)为Pin开关，所述Pin开关与所述多路选通开关之间通过射频方式连接。

Images