1.2基本工作方式

　　无人机探测与通信联合设计系统交替工作于发射和接收状态。

　　1.2.1发射状态

　　发射机将通信对象ID码、自身ID码，经编码和压缩处理的通信信息、传感器组数据处理结果、MCPC雷达信号波形、MCPC雷达探测结果，以及基站自身的方位信息通过数据打包成帧与自适应调制模块打包成帧并实现调制。在获得基站自身方位的过程中，需根据接收到的GPS卫星信号质量决定定位方案。当GPS卫星信号接收良好时，GPS功能模块和GPS信号处理单元实现自我定位;当GPS卫星信号接收不佳时，需等待接收机状态实现定位。发射信号打包成帧后的帧结构如图2所示(其中循环前缀CP未在帧结构中显示)。每个数据帧由ID码1、2，自定位信息，目标信息和交互数据组成。

　　其中：ID码1、2分别标志信号的反射方和接收方，系统采用余码序列作为ID码，在作为身份标志的同时，可用作MCPC雷达波形和OFDM通信系统的引导码，既用于目标探测，又用于通信系统的帧同步和信道估计;定位信息部分用于存储基站自身的位置信息和信号发射时间;目标信息用于存储MCPC雷达探测器探测到的距离和速度等目标信息;交互信息用于传输探测器组探测到的相关信息。完成数据打包和调制后，根据用户设定的极化类型极化分路模块将信号分成具特定相位差的两路，送至调制器模块调制至射频。调制模块调制过程中，根据用户设定的频率捷变参数实时调整调制频率，实现发射信号捷变频。由调制器输出的射频信号经收发开关传输至正交极化天线发射。

　　1.2.2接收状态

　　接收机根据接收信号的ID码1部分区别接收的信号来自其它无人机或自身MCPC雷达探测器的目标回波信号。根据其它基站发射的信号信息，结合MCPC雷达探测器的回波信号，无人机可确定目标信息。在GPS信号较差时，可通过获得的其它基站的方位信息和算得的与其它基站的相对距离实现定位。此外接收机还需分析系统工作性能和外界抗干扰类型用于系统在发射机状态下自适应修改发射信号极化类型、频率捷变类型、调制方式。

　　1.3同时极化频率捷变探测波形设计

　　因MCPC雷达探测与4G通信均基于正交频率复用(OFDM)原理，故系统硬件构成、波形生成、软件实现等可实现高度统一，达到系统整合，在实现通信和探测双任务的同时，能满足无人机追求的系统小型化、低功耗、低成本的需求，应用方式也可在单机与协同两种模式间自由切换。与此同时，仅就通信而言，OFDM技术在实现高速率通信(百兆以上)的同时，具有对抗杂波、多路径效应的`特点，若结合自适应通信技术，通过判断通信信道特征，实时改变信号调制方式，可很好地满足无人机的使用需求[13]。因低速目标多普勒频率靠近杂波区，用传统脉冲多普勒方式难以实现目标搜索和跟踪，且探测距离精度不高，故需利用宽带雷达信号实现杂波背景中目标的搜索、检测、识别和跟踪，并在特定需求下完成目标和环境成像。传统宽带雷达探测信号有线性调频、脉冲线性调频、脉冲频率步进等，线性调频很难解决收发隔离问题而多采用脉冲线性调频，脉冲线性调频和脉冲频率步进均需多个脉冲累计达到大带宽，实现高分辨，耗时长。此外，线性调频信号模糊函数呈斜刀刃型，脉冲线性调频存在多普勒和距离耦合影响跟踪精度的缺点，同时上述传统宽带雷达信号均不能与通信较好地结合。MCPC雷达信号结构如图3所示[14-15]。N!M的MCPC雷达脉冲信号由N×M的补码矩阵同时调制N个相位周期为Mtb的载波生成(此处：tb为单个调制相位周期)，载波间隔Δf为1/tb，载波间满足正交关系。MCPC雷达信号可利用补码序列矩阵同时调制多个满足正交关系的载波生成。对一个由序列长度为M的N个载波生成的MCPC雷达脉冲信号，其距离分辨率为tb/N，多普勒分辨率为1/(Mtb)，脉冲压缩比可达NM。MCPC雷达信号可通过设置载波数、载波间隔和码元宽度的方式实现高分辨率，且模糊函数呈图钉型，避免了距离-多普勒耦合，可用数字集成电路通过逆傅里叶变换(IFFT)产生，具控制简单和生成便利等优点。由图3可知：MCPC雷达信号单次发射信号的频率宽度就可达到NΔf，无需长时间脉冲积累即可实现距离高分辨。当距离分辨率要求较高时，可结合频率捷变技术扩大频率带宽。MCPC雷达信号线性频率捷变如图4所示。引入同时极化，结合多载波相位编码、捷变频宽带、目标微动特性，用于实现在强海、地杂波条件下低速目标的识别和跟踪。频率捷变技术可从极化域、时域和频域三个层面增加系统抗干扰能力。