本发明属于雷达信号处理，是一种基于连续调频(fm)信号的通感一体化信号波形设计方法。
背景技术：
1、在现代无线电设备系统中，雷达系统与通信系统是两种功能与作用皆不相同，但又在各自领域有着不可或缺的地位的无线电系统。雷达系统可以发送各种频段的电磁波，电磁波的频段则根据探测环境的不同来进行选择。例如，探地雷达会考虑到探测环境一般是含有水的土壤，土壤对于高频电磁波的吸收率远大于低频电磁波，而限制电磁波的频段范围小于1ghz。而对空雷达则不同，需要考虑测量目标的不同，测量目的的不同，测量精度的不同，波长对于雷达收发设备大小的限制等因素，来对电磁波的频段进行选择。
2、在通信系统方面，自从无线电设备被用于通信以来，从有线通信到无线通信，而后经历了2g，3g，4g到5g的技术更迭，通信系统的频段的选择越来越向着更高的频段进行拓展。频段越高，电磁波在大气中的衰减就越严重，通信的可靠性与范围也会降低，但无线通信设备可以设计的更加精简，传输速率也更高。
3、随着技术的发展，雷达系统与通信系统本来相互独立的频段资源有了重合，这就导致了重合处频谱资源的过度拥挤，雷达功能与通信功能相互冲突。雷达系统与通信系统的收发设备在结构上具有诸多相似的地方。在发送端，二者都需要对发射波形进行调制，然后通过发射机将电磁波发射出去。在接收端，雷达系统需要接收目标反射回来的电磁波，将反射电磁波与发射电磁波进行脉冲压缩处理或是混频处理，从处理之后的信号中提取出目标的距离、速度以及方位角等雷达参数。通信系统的接收端则需要直接接收发射端发送过来的电磁波信号，通过下变频、滤波、低噪放、采样、解调等相关操作后，得到发送端传输的信息。不同的是，雷达系统的接收机一般位于发射机附近，或者收发一体，而通信系统的接收机与发射机之间一般没有位置之间的联系。
4、既然雷达系统与通信系统在频谱资源上开始重合，二者的收发设备与结构具有相似性，雷达通信共享的概念便被提了出来，雷达通信一体化(dual-functional radar andcommunication,dfrc)从此成为了热门的研究领域。
5、雷达系统最早应用于军事领域，而雷达通信一体化最早的相关项目也是从军事领域开始。1996年，有人开展了先进多功能射频系统研究项目，之后还开始了“宝石柱”计划，用以提高航电系统一体化的水平。随着时代发展，雷达通信一体化的研究在民用方面也有了诸多发展，车联网雷达通信一体化是其中一个重要领域。毫米波雷达系统已经广泛地应用到车联网中，其中的通信感知融合设计是当前急需发展的部分，具有较大研究意义与应用前景，也是未来智能交通系统中的重要组成部分。
6、综上所述，雷达通信一体化的研究对于解决二者之间频带重合，频谱拥挤等问题，在多方面都有重要的实际意义与研究价值。
技术实现思路
1、本发明设计了一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计，具体目标为设计一种能够在满足一定雷达性能条件下，传输一定量信息的雷达通信一体化信号波形。本方法所设计的通感一体化信号波形，能够根据自身结构特点，实现对传输的比特信息检错的能力。
2、为了实现上述目的，本发明提供下述技术方案：
3、一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，所述方法为：
4、基于线性连续调频信号的数学模型建立通感一体化信号波形的数学模型为：
5、
6、其中，a代表信号的幅值加权；n表示信号被等时间分为n段；表示前n个分段信号所占据的信号带宽；fc表示载波频率；tp表示每个分段信号的持续时长；μn表示第n段分段信号的调频斜率；θn表示每一段分段信号的相位补偿项；代表矩形窗函数；
7、基于所建立的模型，对通感一体化信号的具体调制方法为：令一体化信号从时域上参照锯齿波线性连续调频信号，划分为多个持续时间为t的脉冲持续周期，在每个周期开始，信号的频率从预设最低频率开始连续变化，直到一个周期结束，下个周期开始，信号的初始频率恢复到最低频率；在一个脉冲持续周期内，一体化信号根据调制的符号个数n，将脉冲持续时间等分为n份，每一段分段信号持续时间为tp，在每一段分段信号内，预先设置最大调频斜率μmax以及最小调频斜率μmin；然后根据调制阶数m，将调频斜率的取值区间(μmin,μmax)等分为m份；根据每段分段信号调制的比特信息不同，选取不同的调频斜率；从第二段分段信号开始，一体化信号的每一段分段信号的初始频率等于前一段分段信号的结束频率，从而实现频率连续变化。
8、进一步的，从第二段分段信号开始，每个分段信号需要对相位进行补偿，使得一体化信号整体上相位连续。
9、进一步的，还包括解调方法，具体为：在接收端，定义信号已经完全同步，则接收端根据预先设定的通信协议，确定脉冲持续周期t，调制符号数n，以及调制阶数m；将接收信号等分为n份，然后根据调制阶数m，预先设置m个具有不同调频斜率的线性连续调频信号，持续时间为tp，调频斜率与调制的比特符号对应，定义为匹配信号；将每一段分段信号与m个匹配信号进行共轭相乘，低通滤波，得到一个判决信号；如果二者调频斜率相等，判决信号为一个单音信号，频率为为前面所有分段信号占据的总带宽；如果二者调频斜率不相等，判决信号则为一个线性连续调频信号；然后对判决信号的频谱峰值进行对比判断，筛选出频谱峰值最大的判决信号所对应的匹配信号，该匹配信号的调频斜率对应的调制符号即为解调出的比特信息。
10、进一步的，根据调制阶数m，第n段分段信号的频点个数为(n-1)(m-1)+1，从而将搜索峰值的频谱范围限制在可能的频点范围内来提高解调信噪比。
11、本发明的有益效果是：通过所设计的一体化信号结构特点，改进了匹配滤波解调方法，通过限制频点范围，降低了系统底噪对于解调的影响，提高了信噪比。同时设计了一种检错方法，该方法能够通过验证分段信号的起始频率与解调出的比特信息占据的总带宽是否相等，检测出解调的比特信息是否有误。在舍去错误的比特信息之后，通信系统的解调信噪比进一步得到了提升。
1.一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，其特征在于，所述方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，其特征在于，从第二段分段信号开始，每个分段信号需要对相位进行补偿，使得一体化信号整体上相位连续。
3.根据权利要求1所述的一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，其特征在于，还包括解调方法，具体为：在接收端，定义信号已经完全同步，则接收端根据预先设定的通信协议，确定脉冲持续周期t，调制符号数n，以及调制阶数m；将接收信号等分为n份，然后根据调制阶数m，预先设置m个具有不同调频斜率的线性连续调频信号，持续时间为tp，调频斜率与调制的比特符号对应，定义为匹配信号；将每一段分段信号与m个匹配信号进行共轭相乘，低通滤波，得到一个判决信号；如果二者调频斜率相等，判决信号为一个单音信号，频率为为前面所有分段信号占据的总带宽；如果二者调频斜率不相等，判决信号则为一个线性连续调频信号；然后对判决信号的频谱峰值进行对比判断，筛选出频谱峰值最大的判决信号所对应的匹配信号，该匹配信号的调频斜率对应的调制符号即为解调出的比特信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，其特征在于，根据调制阶数m，第n段分段信号的频点个数为(n-1)(m-1)+1，从而将搜索峰值的频谱范围限制在可能的频点范围内来提高解调信噪比。
5.根据权利要求3所述的一种基于连续调频信号的通感一体化信号波形设计方法，其特征在于，还包括一种检错方法，通过验证分段信号的起始频率与解调出的比特信息占据的总带宽是否相等，检测出解调的比特信息是否有误，从而舍去错误的比特信息。
