基于光波分复用网络的分布式多目标定位系统

朱丹 徐威远 陈文娟 刘江 潘时龙

朱丹, 徐威远, 陈文娟, 等. 基于光波分复用网络的分布式多目标定位系统[J]. 雷达学报, 2019, 8(2): 171–177. doi: 10.12000/JR19028
引用本文: 朱丹, 徐威远, 陈文娟, 等. 基于光波分复用网络的分布式多目标定位系统[J]. 雷达学报, 2019, 8(2): 171–177. doi: 10.12000/JR19028
ZHU Dan, XU Weiyuan, CHEN Wenjuan, et al. Distributed multi-target localization system based on optical wavelength division multiplexing network[J]. Journal of Radars, 2019, 8(2): 171–177. doi: 10.12000/JR19028
Citation: ZHU Dan, XU Weiyuan, CHEN Wenjuan, et al. Distributed multi-target localization system based on optical wavelength division multiplexing network[J]. Journal of Radars, 2019, 8(2): 171–177. doi: 10.12000/JR19028

基于光波分复用网络的分布式多目标定位系统

doi: 10.12000/JR19028
基金项目: 江苏省自然科学基金(BK20160082),江苏省六大人才高峰项目(DZXX-030);江苏省333项目(BRA2018042),中央高校基本科研业务费项目(NE2017002, NC2018005)
详细信息
    作者简介:

    朱丹(1983–),女,安徽桐城人,博士,副教授。2009年在清华大学电子工程系获得博士学位,现为南京航空航天大学副教授。主要从事微波光子信号处理的创新和系统应用研究。近5年以第一作者或者独立指导学生发表论文39篇,申请发明专利17项,7项已授权;两篇论文分别获得南京市自然科学优秀学术论文二等奖和优秀奖。获得首届江苏省优秀青年基金资助,入选江苏省“六大人才高峰”。E-mail: danzhu@nuaa.edu.cn

    徐威远(1993–),男,江苏连云港人。南京航空航天大学硕士研究生,主要从事微波光子信号处理的系统应用研究。E-mail: weiyuanxu@nuaa.edu.cn

    陈文娟(1994–),女,湖北武汉人。南京航空航天大学博士研究生,主要从事微波光子信号处理在系统中的应用研究。E-mail: cwj@nuaa.edu.cn

    刘 江(1995–),男,安徽桐城人。南京航空航天大学硕士研究生,主要研究微波光子信号处理。E-mail: 18251817898@nuaa.edu.cn

    潘时龙(1982–),男,安徽马鞍山人,博士,教授。2008年在清华大学电子工程系获得博士学位,现为南京航空航天大学教授。主要研究基于微波光子技术的新体制雷达、无线通信、测量系统和集成微波光子学等。发表SCI论文210余篇,SCI他引2500余次,授权发明专利38项(含美国专利两项)。成果获日内瓦国际发明展特别金奖(最高奖项)、中国国际工业博览会大会银奖、中国光学工程学会创新科技奖一等奖、教育部自然科学奖二等奖等。曾入选国际光学学会会士(SPIE Fellow),英国工程技术学会会士(IET Fellow),国家万人计划科技创新领军人才。E-mail: pans@nuaa.edu.cn

    通讯作者:

    潘时龙 pans@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN24

Distributed Multi-target Localization System Based on Optical Wavelength Division Multiplexing Network

Funds: The Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20160082), The Jiangsu Provincial Program for High-level Talents in Six Areas (DZXX-030), The Jiangsu Province "333" Project (BRA2018042), The Fundamental Research Funds for Central Universities (NE2017002, NC2018005)
More Information
  • 摘要: 该文研究了基于光波分复用网络的分布式多目标定位系统,引入混沌光电振荡器实现宽带正交波形产生,引入光波分复用网络将分布式发射和接收单元的宽带信号传输回中心站进行信号处理,基于TOA (Time Of Arrival, 到达时间)定位方法实现对多目标的精确定位。多个光载波在中心站产生,中心站的资源可支撑复杂的高精度目标定位算法,远端发射和接收单元结构简单。进行了原理验证实验,构建了2个发射机、2个接收机的实验定位系统,基于混沌光电振荡器产生了频率范围为3.1~10.6 GHz的正交混沌波形。实现了对2个目标的2维定位,最大误差为7.09 cm,并对系统架构的可重构性进行了实验验证。

     

  • 图  1  基于光波分复用网络架构的分布式多目标定位系统

    Figure  1.  Distributed multi-target localization system based on optical WDM network

    图  2  发射机结构图

    Figure  2.  The structure of the transmitter

    图  3  接收机结构图

    Figure  3.  The structure of the receiver

    图  4  定位解算流程

    Figure  4.  The localization solution process

    图  5  基于两发两收系统的TOA定位示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of TOA localization with the system composed of two transmitters and two receivers

    图  6  混沌信号

    Figure  6.  The generated chaotic signal

    图  7  混沌信号的相关结果

    Figure  7.  The results of the generated chaotic signal

    图  8  接收信号

    Figure  8.  The received signal

    图  9  对2个目标的定位实验结果

    Figure  9.  Experimental results of two targets localization

    图  10  改变发射机位置对两个目标的定位实验结果

    Figure  10.  Experimental results of two targets localization when changing the transmitter positions

  • [1] SHEN J Y, MOLISCH A F, and SALMI J. Accurate passive location estimation using TOA measurements[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2012, 11(6): 2182–2192. doi: 10.1109/TWC.2012.040412.110697
    [2] GRODENSKY D, KRAVITZ D, and ZADOK A. Ultra-wideband microwave-photonic noise radar based on optical waveform generation[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2012, 24(10): 839–841. doi: 10.1109/LPT.2012.2188889
    [3] ZHENG Jianyu, WANG Hui, FU Jianbin, et al. Fiber-distributed ultra-wideband noise radar with steerable power spectrum and colorless base station[J]. Optics Express, 2014, 22(5): 4896–4907. doi: 10.1364/OE.22.004896
    [4] LLORENTE R, MORANT M, AMIOT N, et al. Novel photonic analog-to-digital converter architecture for precise localization of ultra-wide band radio transmitters[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2011, 29(6): 1321–1327. doi: 10.1109/JSAC.2011.110619
    [5] FU Jianbin and PAN Shilong. Fiber-connected UWB sensor network for high-resolution localization using optical time-division multiplexing[J]. Optics Express, 2013, 21(18): 21218–21223. doi: 10.1364/OE.21.021218
    [6] YAO Tingfeng, ZHU Dan, LIU Shifeng, et al. Wavelength-division multiplexed fiber-connected sensor network for SLource localization[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2014, 26(18): 1874–1877. doi: 10.1109/LPT.2014.2336796
    [7] ZHANG Mingjiang, JI Yongning, ZHANG Yongning, et al. Remote radar based on chaos generation and radio over fiber[J]. IEEE Photonics Journal, 2014, 6(5): 7902412. doi: 10.1109/JPHOT.2014.2352628
    [8] KANNO A and KAWANISHI T. Broadband frequency-modulated continuous-wave signal generation by optical modulation technique[J]. Journal of Lightwave Technology, 2014, 32(20): 3566–3572. doi: 10.1109/JLT.2014.2318724
    [9] FU Jianbin, ZHANG Fangzheng, ZHU Dan, et al. Fiber-distributed ultra-wideband radar network based on wavelength reusing transceivers[J]. Optics Express, 2018, 26(14): 18457–18469. doi: 10.1364/OE.26.018457
    [10] YAO Tingfeng, ZHU Dan, BEN De, et al. Distributed MIMO chaotic radar based on wavelength-division multiplexing technology[J]. Optics Letters, 2015, 40(8): 1631–1634. doi: 10.1364/OL.40.001631
    [11] 徐威远. 基于光纤网络架构的分布式多目标定位系统[D]. [硕士论文], 南京航空航天大学, 2017.

    XU Weiyuan. Research on distributed localization system based on optical fiber network[D]. [Master dissertation], Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2017.
    [12] 姚汀峰. 基于微波光子技术的分布式雷达研究[D]. [硕士论文], 南京航空航天大学, 2015.

    YAO Tingfeng. Research on distributed radar based on microwave photonics technology[D]. [Master dissertation], Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2015.
  • 加载中
图(10)
计量
  • 文章访问数:  2602
  • HTML全文浏览量:  764
  • PDF下载量:  235
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-21
  • 修回日期:  2019-04-03
  • 网络出版日期:  2019-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回