具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明复杂电磁环境下无人机抗干扰性能评测系统。本系统能够产生复杂背景信号以及干扰信号模拟复杂电磁场景，并同时接收被测无人机在此环境内发射的信号，分析无人机通信信号受被试无人机干扰器的电磁干扰影响的量化结果，分析无人机干扰器发射卫星导航干扰信号时，导航接收机受影响情况，得出无人机干扰器的量化评估结果或结论。

包括宽带复杂信号发生及监控设备、天线以及显示控制终端。宽带复杂信号发生及监控设备，用于产生复杂背景信号以及干扰信号模拟复杂电磁场景，通过天线送至被测无人机，同时接收被测无人机发射的信号，进行分析和计算，通过通信连接线送至显示控制终端。显示控制终端用于控制宽带复杂信号发生及监控设备以及输出结果。

显示控制终端含有通信、键盘输入、系统控制、显示及存储单元。通过通信连接线完成对系统各部分的控制与状态读取、参数输入、测试结果输出、数据存储等工作，同时负责监测系统工作状态。

宽带复杂信号发生及监控设备与显示控制终端通过连接线相连进行通信，其中通信方式支持网络协议(通过网口及网线)、RS232/422串口、或者GPIB连接线。

如图2所示，宽带复杂信号发生及监控设备包括射频收发通道、宽带频综模块、数字信号处理平台、标准总线控制器以及I/O接口模块。

射频收发通道含有射频接收通道、射频发射通道。

射频接收通道通过天线接收被测无人机发射的射频信号，进行放大，并识别信号频段，通过信号多级下变频频率搬移、滤波放大与增益控制，输出中频信号送入数字信号处理平台。

射频发射通道接收数字信号处理平台给出的数字中频信号，进行多级上变频、滤波放大与调理，输出射频信号给天线送给被测无人机。

宽带频综模块用于产生系统参考时钟以及上下变频所需的本振频率。

数字信号处理平台含有数字信道化接收单元、大容量存储单元、复杂信号产生单元、数字I/Q调制单元。

数字信道化接收单元完成测频、PRF/PW/PA波形估计、功率估计、信号调制识别分析与测试等工作。

宽带复杂信号发生及监控设备的信号的产生，是利用复杂信号产生单元，计算复杂电磁场景信号，存储至海量存储器中，实时生成雷达、通信、电子对抗背景下的各种波形，并通过数字I/Q调制单元实现数字域调制。最后通过数模转换后送给射频发射通道。

宽带复杂信号发生及监控设备对信号的接收与分析，是通过数字信道化接收单元完成对宽带信号快速截获、对采集的电磁环境信号进行信号分选、调制特征分析和辐射源识别。

快速截获部分需要控制宽带超外差接收本振和信道化数字接收机，实时分析测量结果，并判断信号有无，从而实现宽带快速截获。

信号分析的实现，选择基于标准板卡的多FPGA和多DSP处理板作为处理硬件，在此平台上实现复杂的分选和分析算法。最后，将分析结果包括雷达信号的PDW描述字和调制信息送至显控单元进行显示或存储。

优选的，宽带复杂信号发生及监控设备可配置不同的射频发射模块和射频接收模块、二次电源模块以及信息处理机，以进一步扩展功能。

二次电源将主电源电能变换为另一种形式或规格的电能的装置，用以满足不同用电设备的需要，

信号处理机可以实现信号的实时计算，提高信号生成速度。

有两种信号产生模式，第一种模式是宽带复杂信号测试分析回放模式，通过控制宽带频综快速扫描本振捕获信号，利用数字信道化接收单元、大容量存储单元采集与存储复杂电磁环境下的真实信号，经过信号处理，进行信号的详细特征测量，完成信号参数测量和估计，并通过数字I/Q调制单元实现数据回放。第二种模式是宽带复杂信号主动辐射源生成模式，利用复杂信号产生单元，计算复杂电磁场景信号，存储至海量存储器中，实时生成雷达、通信、电子对抗等的各种波形，并通过数字I/Q调制单元实现数字域调制。宽带复杂信号测试分析回放模式和宽带复杂信号主动辐射源生成模式最后通过数模转换后送给射频发射通道。

复杂信号产生单元：本模块完成复杂电磁辐射源信号及运动特征模拟，可对采集的中频信号进行存储转发，也可对计算产生的电磁环境信号进行回放，又可以对海量存储中存储的真实电磁环境信号进行回放。其中存储转发模式可产生雷达目标信号和欺骗干扰信号等。运用纯回放功能还可产生多部雷达信号、压制干扰信号、通信信号和杂波信号等。本单元硬件上拟选用标准板卡实现采集、存储、处理分析和回放等功能，ADC和DAC选择高中频接收发送模式，中频信号最大频率可达3GHz。

对各种体制信号进行分类：第一类是相参目标或干扰信号；第二类是主动输出辐射源信号；第三类是环境信号(地杂波、海杂波等)；第四类是压制干扰信号；第五类是通信信号。

对第一类信号，即相参雷达目标或欺骗干扰信号，由高速采集、存储、处理和回放组成的宽带DRFM系统，使用综合滤波器组代替数字上变频模块，保证宽带跨信道信号的恢复。分析滤波器组将ADC采样数据分解成K个信道数据，通过一定准则确定包含目标信号的一个或多个信道，将这些信道的数据进行存储；存储数据经调制器调制必要的信息，经综合滤波器组进行信号重构，实现宽带跨信道信号的产生，框架如图3所示。

对于后四类信号，即由仪器主动输出辐射源信号、噪声、杂波、压制干扰和通信信号，采用复杂信号产生单元先计算，再叠加，后回放的模式，优选的，也可以使用信号处理机的实时计算模式。

其中，宽带复杂信号主动辐射源生成模式中的信号产生方法，主要采用FPGA+DDS架构实现。

自行设计基于FPGA的逻辑电路控制DDS芯片，生成复杂信号，再通过DA将数据转换为模拟信号。使用FPGA芯片上的存储器代替DDS专用芯片上的ROM作为信号波形存储器，此举可以根据用户的需要而更改波形数据生成任意信号波形，并且可以更加方便的生成线性调频信号和相位编码信号，调频线性度更优。

生成复杂调制信号，需要使用具备复杂调制功能的DDS。其是在基本的DDS构成结构中，加入对上一周期频率进行累加的频率累加器，实现可通过程序控制频率的改变；加入相位初值寄存器，可改变每一个信号周期的初始相位；加入幅度乘法器，完成输出信号的幅度调制。具备复杂调制功能DDS结构如图4所示。

窄带线性调频信号的生成方法：

具有矩形包络的LFM的表达式为：

其中f₀为起始频率，k_fm调频斜率，T_P脉冲宽度；调制带宽B＝k_fmT_P。式(1)中给出了噪声调频信号的时域表达式，由它可以得到噪声调频信号在t时刻的瞬时相位为：

采样时刻t＝mT_s，T_s为采样周期；用代表则有：

瞬时频率为：

式(4)与图2带调制功能的DDS构成框图中频率控制字相对应，只要把频率控制信息更改为：初始值2πf₀T_s，累加步进量为2πk_fmT_s ²，就可以产生相应的线性调频信号。

但是由于FPGA的工作时钟限制，最多只能工作在300MHz左右，那么就限制了线性调频的采样时钟和带宽，这种结构实现不了大带宽的线性调频信号的产生。所以对算法进行优化，让多个图4示例的结构并行处理，合成一个高采样率的信号产生模型，以生成大带宽复杂信号。

生成宽带线性调频信号的关键是提高采样率，即产生相位产生速率，以3.2G采样率为例，图4的结构无法产生3.2G的相位产生速度。此时对相位产生公式进行变换，转换为16个通道并行产生所需的线性调频相位，每个通道的产生速率为200MHz，则此结构可产生3.2G采样率并且易于在FPGA内实现。

并行多DDS产生信号产生原理如下：

令公式(3)中的m＝16n+i；i代表通道号，

则第i个通道的相位为：

瞬时频率为：

式(6)式(7)与图4带调制功能的DDS构成框图中相对应，第i个通道的频率累加部分的频率初始值累加步进量为相位初始值为(2πf₀T_si+πk_fmT_s ²i²)。每个通道按照这个关系进行配置，再把各个通道输出的并行数据输出到DAC即可得到相应的宽带线性调频信号。并行多DDS产生信号结构框图如图5所示。

线性调频连续波、三角线性调频、V型线性调频和噪声调频信号的生成同样使用并行多DDS产生信号结构。

线性调频连续波生成方法：在产生线性调频脉冲信号的基础上，只要根据脉冲宽度和脉冲重复周期来控制加量频率累加器的起始频率和频率累即可实现线性调频连续波。即当前线性调频已经达到终止频率时自动把当前频率值置成起始频率值再进行累加运算，把累加的结果输出给后端的相位累加器，相当于让频率累加器输出一个锯齿波。

三角线性调频信号与V型线性调频信号生成方法：三角线性调频信号生成方法：控制频率累加器的方向，先累加到终止频率再累减到起始频率；当然累加和累减的调频斜率可以一致也可以不一致。通过改变调频斜率和方向可以实现不同的三角线性调频信号。

V型线性调频信号与三角线性调频信号生成方法一致，但是调频方向相反，V型调频是先负向调频再正向调频。

噪声调频信号生成方法：将每个通道的当前相位输出给下一个通道进行相位累加。假设在FPGA的一个时钟周期内相位累加量是一致的话，各个通道的相位关系为：

对式(8)进行变换，得到式(9)：

从式(9)中可以看出每个通道的相位累加量均为前一个时刻的N通道的相位值，更适合硬件实现。

相位编码信号的生成方法：主要是通过码元宽度和码元序列在相应的时刻改变相位初值寄存器的相位值即可生成不同相位编码信号。

下面为本发明使用以上系统进行复杂电磁环境下无人机抗干扰性能评测方法：

电磁环境下无人机抗干扰性能评测方法，包括在暗室内和外场两种测试环境下，使用复杂电磁环境模拟测试系统对被测无人机进行抗干扰能力测评。

室内测试，用于对无人机进行全面测评。图6为本发明实施例提供的室内测试的装置置放示意图，复杂电磁环境模拟测试系统和受试无人机及其遥控设备均位于暗室内。包括复杂电磁环境模拟测试系统的发射与接收天线与被测无人机的天线均位于同一暗室内。

室内测试，根据天线远场测量条件：D为最大天线尺寸，λ为波长。

取天线孔径D为0.1m，计算得出此时远场条件间距R为0.3933m。则放置复杂电磁环境模拟测试系统和受试无人机相距0.4米以上。

图7为本发明实施例的的室内测试方法步骤。

启动复杂电磁环境模拟测试系统和被测无人机。

控制复杂电磁环境模拟测试系统产生背景辐射信号，并在此基础上叠加某一种或某几种干扰信号，通过发射天线发出。

可以看出，被测无人机收到发出的干扰信号后，依然会发射信号。

复杂电磁环境模拟测试系统通过接收天线接收到无人机发出的信号，并进行信号分析与计算。

得到当前复杂电磁环境下的被测无人机抗干扰性能的分析测试结果并显示。

通过控制复杂电磁环境模拟测试系统，改变干扰信号的样式或组合，重复对无人机进行抗干扰能力测试，得到多组测试结果。综合多组测试结果，得到被测无人机在室内环境下的抗干扰能力的全面评估。

图8为在外场场景下布置示意图，用于评估无人机在实际工作场景下的动态抗干扰性能。复杂电磁环境模拟测试系统和受试无人机及其遥控设备，包括复杂电磁环境模拟测试系统的发射与接收天线与被测无人机的天线均位于外场试验场地。

图9为本发明实施例的外场测试方法步骤。

启动被测无人机，使用被测无人机遥控设备遥控无人机飞离地面，且与复杂电磁环境模拟测试系统相距0.4米以上。

启动复杂电磁环境模拟测试系统，控制复杂电磁环境模拟测试系统产生某一种或某几种干扰信号组合，通过发射天线发出。

在发出干扰信号后，复杂电磁环境模拟测试系统通过接收天线接收到无人机发出的信号并进行信号分析与计算。

得到当前复杂电磁环境下的被测无人机抗干扰性能的分析测试结果并显示。

通过控制复杂电磁环境模拟测试系统，改变干扰信号的样式或组合；或者改变被测无人机的飞行状态及距离，重复对无人机进行抗干扰能力测试，得到多组测试结果。综合多组测试结果，得到被测无人机在外场环境下的抗干扰能力的动态评估。