專利名稱：利用所測頻譜數據進行寬帶無線電測向的方法
技術領域：
本發明與無線電監測技術有關，特別是與無線電測向方法有關。
背景技術：
隨著無線電技術的迅猛發展，電磁環境越來越復雜，各種無線電干擾和無線電不明信號日益增多，寬帶測向(即在比較寬的頻率范圍內同時對不同頻率的信號進行的測向)得到了越來越廣泛的應用。寬帶測向多用FFT干涉儀體制實現。以無源天線單元實現的FFT干涉儀體制測向靈敏度低；以有源天線單元實現的FFT干涉儀體制測向靈敏度稍高，但容易出現虛假信號；此外，以FFT干涉儀實現的測向技術解決了實時帶寬內的寬帶多頻測向，但不能擺脫實時帶寬的限制。2005年，西安電子科技大學張清理和李兵兵在《航空計算技木》第35卷第3期發表論文“利用頻譜儀實現多信號測向”，提出了ー種多信號測向的系統，該技術采用臺式計算機或筆記本電腦與頻譜儀相接，采集掃頻頻譜數據，并使用固定架設的天線旋轉裝置取得天線方位角，可以根據需要在測試頻段內任意調整15個典型信號的頻點。該系統缺陷在于不能兼容其他更多的無線電頻譜監測裝置，且只能用于固定架設。此外，系統最多能夠自動識別出15個典型信號的方位角和俯仰角信息，不具備對所測頻段內全部信號同時測向的功能。
發明內容
本發明的目的是提供一種與多種無線電頻譜監測裝置兼容，操作方便，可同時對所測頻率范圍內的所有不同頻率信號進行測向，測向靈敏度高的利用所測頻譜數據進行寬帶無線電測向的方法。本發明是這樣實現的
本發明利用頻譜數據進行寬帶無線電測向的方法，系統由無線電頻譜監測裝置、定向天線、天線方位角測量裝置、射頻電纜、控制電纜、微處理器、顯示器、存貯器構成，定向天線與天線方位角測量裝置固連，定向天線通過射頻電纜與無線電頻譜監測裝置連接，天線方位角測量裝置通過控制電纜與微處理器連接，無線電頻譜監測裝置通過控制電纜與微處理器連接，微處理器與顯示器、存貯器連接，無線電頻譜監測裝置的強度數據數組長度為整數 m，m為整數，代表m個頻點，頻率設為f，顯寬設為s,強度門限設為H，定向天線每次轉動的角度為Δ θ，
測向方法的步驟如下
(1)微處理器將頻率f傳輸到無線電頻譜監測裝置，
(2)定向天線轉動η次，微處理器毎次從天線方位角測量裝置讀取方位角^，j=l η,η=360/Δ θ取整數，定向天線每轉動一次，從無線電頻譜監測裝置讀取共m個強度數據 hJk, k=l m，與方位角…一起作為ー組數據存入存貯器，共存入η組數據，
(3)比較η組數據中頻點為1的強度數據、，如果所有的、〈H，則比較頻點為2的強度數據hj2，以此類推，直到每組中同頻點的強度數據至少有一個大于H為止，按照比幅測向算法，找出每組中同頻點的強度數據最大或最小那ー組的方位角 即為該頻點的示向度(4)重復步驟(3)，將η組數據中頻點為1 m的強度數據都比較完畢，找出符合步驟(3)中條件的所有頻點的示向度。系統的頻率范圍為ち f2，fff-S"，f2=f+S/2,頻點k的頻率fk= fi+k^s/m, k=l m，顯示器顯示頻點k的示向度θ j時同時顯示該頻點對應的頻率fk。本發明利用已有的FFT頻譜和掃頻頻譜監測裝置，和天線方位角測量裝置結合， 由微處理器控制采集數據，實現寬帶無線電測向。所用設備簡単，成本低，測向帶寬可以很寬。本發明可利用無線電頻譜監測裝置的FFT頻譜數據(含以FFT頻譜進行逐頻段拼接的數字掃頻頻譜，下同)和掃頻頻譜數據，同時對所測頻率范圍內的所有不同頻率信號進行測向，比多信號測向能夠測量更多的信號，只受無線電頻譜監測裝置和測向天線的帶寬限制。 此外，本發明能夠實現信號帶寬的識別。本發明是機械轉動(人工或自動)定向天線比幅測向技術的發展，比干涉儀體制可以有更高的靈敏度。
具體實施例方式
本發明所涉及的無線電頻譜監測裝置是指能夠測量無線電信號頻譜的儀表、功能模塊或無線電監測系統，包括FFT頻譜分析裝置、有FFT頻譜分析功能的監測接收裝置(含以FFT 頻譜進行逐頻段拼接的數字掃頻接收裝置，下同)、掃頻頻譜儀，本例中為DZR-15接收機。本發明所涉及的天線方位角測量裝置是指能夠測量定向天線所指向的方位角的電子裝置或機電一體化裝置，包括電子羅盤、電磁角度計、電控云臺(旋轉器)。微處理器可以是臺式微型計算機、便攜式微型計算機、筆記本電腦、掌上型電腦、 板卡式微處理器、嵌入式微處理器。無線電頻譜監測系統由頻譜監測裝置、定向天線、天線方位角測量裝置、射頻電纜、控制電纜、微處理器、顯示器、存貯器構成，定向天線與天線方位角測量裝置固連，定向天線通過射頻電纜與無線電頻譜監測裝置連接，天線方位角測量裝置通過控制電纜與微處理器連接，無線電頻譜監測裝置通過控制電纜與微處理器連接，微處理器與顯示器、存貯器連接，如ZL201020557730. 9或ZL200920081496. 4中所描述的系統連接方式。微處理器以計算機程序控制天線方位角測量裝置和無線電頻譜監測裝置，取回天線方位角數據和對應的頻譜數據，執行數據存儲，然后利用業已完成測量并記錄的天線方位角數據和對應的頻譜數據進行數據處理，在所記錄的頻譜范圍進行寬帶測向和顯示。無線電頻譜監測裝置的無線電信號強度數據(表示頻率-強度對應關系)數組長度為整數m， 數組長度取決于監測接收裝置，不同的監測接收裝置，長度可能不一樣。系統頻率設為f，顯寬設為s，強度門限設為H，系統的頻率范圍為 f2，f^f-s/2，f2=f+s/2。定向天線每次轉動等值的角度Δ θ。步驟如下
(1)微處理器將頻率f、顯寬s傳輸到無線電頻譜監測裝置的控制接ロ(如成都點陣科技有限公司DZR-15接收機的網絡控制ロ)，在顯示器中建立座標系，其橫軸m長度由無線電頻譜監測裝置預設，表示無線電頻率范圍ム f2，f^f-s/2，f2=f+s/2 ；縱軸高度表示無線電信號強度；
(2)定向天線轉動η次(毎次旋轉角度Δθ )，毎次微處理器從天線方位角測量裝置讀取方位角 _，j=l η，η=360/ Δ θ取整數，定向天線每轉動一次，微處理器從無線電頻譜監測裝置讀取ー組無線電信號強度數據(固定長度的數組)，長度為整數m，讀取m個無線電
4信號強度數據hA，k為1 m的整數。將m個無線電信號強度數據與方位角…一起作為ー 組數據存入存貯器，存貯器中的每組數據有m個hA，ー個ち，轉動η次，存貯器中存入η組數據；
(3)比較η組數據中頻點為1的強度數據l·^，如果所有的、〈H，則認為該頻率點上僅有噪聲，無法得出示向度，繼續比較頻點為2的強度數據hj2，以此類推，直到每組中同頻點的強度數據至少有一個大于H為止，按照比幅測向算法(如大音點算法、小音點算法、天線方向圖擬合算法)計算該頻點的示向度θρ選用大音點算法時計算結果θ彳為同頻點的各角度無線電信號強度數據hlk，h2k,…Iu中最大值所對應的方位角度…，選用小音點算法時計算結果θ j為同頻點的各角度無線電信號強度數據hlk，h2k,…hnk中最小值所對應的方位角度，天線方向圖擬合算法(即點陣相關比幅測向算法)在2010年6月11日的“DZM-80 便攜式自動無線電監測測向系統”科技成果鑒定會研制報告中已公開；
(4)重復步驟(3)，將η組數據中頻點為1 m的強度數據都比較完畢，找出符合步驟(3)中條件的所有頻點的示向度。顯示器顯示頻點k的示向度θ j吋，同時顯示該頻點對應的頻率fk，頻點k的頻率fk= fi+k^s/m, k=l m。就這樣，微處理器利用頻譜、角度數據，對每個頻率點進行比幅測向計算，并將結果輸出到顯示器上，從而實現寬帶頻譜測向，即同時對所測頻率范圍內的所有不同頻率信號進行測向。本發明能夠進ー步實現信號帶寬的識別。因為相鄰的頻率點，如果方位角一致，強度無突變，就可判斷為同一個信號，這樣就可實現信號帶寬的識別。本發明比背景技術中提到的多信號測向系統具有更多的優勢和先進性。本發明的兼容性更好，可與更多的無線電頻譜監測裝置相配接。且擺脫了臺式機和筆記本電腦的限制，可使用嵌入式的微處理器，既可應用于固定架設的無線電測向系統，也可應用于搬移式的無線電測向系統。此外，本發明可同時對所測頻率范圍內的所有不同頻率信號進行測向， 比多信號測向能夠測量更多的信號，井能夠實現信號帶寬的識別。
權利要求
1.利用頻譜數據進行寬帶無線電測向的方法，其特征在于系統由無線電頻譜監測裝置、定向天線、天線方位角測量裝置、射頻電纜、控制電纜、微處理器、顯示器、存貯器構成， 定向天線與天線方位角測量裝置固連，定向天線通過射頻電纜與無線電頻譜監測裝置連接，天線方位角測量裝置通過控制電纜與微處理器連接，無線電頻譜監測裝置通過控制電纜與微處理器連接，微處理器與顯示器、存貯器連接，無線電頻譜監測裝置的強度數據數組長度為整數m，m為整數，代表m個頻點，頻率設為f，顯寬設為s，強度門限設為H，定向天線毎次轉動的角度為Δ θ，測向方法的步驟如下(1)微處理器將頻率f傳輸到無線電頻譜監測裝置，(2)定向天線轉動η次，微處理器毎次從天線方位角測量裝置讀取方位角ら，j=l η,η=360/Δ θ取整數，定向天線每轉動一次，從無線電頻譜監測裝置讀取共m個強度數據 hJk, k=l m，與方位角…一起作為ー組數據存入存貯器，共存入η組數據，(3)比較η組數據中頻點為1的強度數據、，如果所有的、〈H，則比較頻點為2的強度數據hj2，以此類推，直到每組中同頻點的強度數據至少有一個大于H為止，按照比幅測向算法，找出每組中同頻點的強度數據最大或最小那ー組的方位角 即為該頻點的示向度 り(4)重復步驟(3)，將η組數據中頻點為1 m的強度數據都比較完畢，找出符合步驟(3)中條件的所有頻點的示向度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于系統的頻率范圍為 f2，f\=f-S/2， f2=f+S/2，頻點k的頻率fk= fi+k^s/m, k=l m，顯示器顯示頻點k的示向度θゴ時同時顯示該頻點對應的頻率fk。
全文摘要
本發明為利用所測頻譜數據進行寬帶無線電測向的方法，解決已有方法設備要求高，測向范圍小的問題。在無線電頻譜監測裝置、定向天線、天線方位角測量裝置、射頻電纜、控制電纜、微處理器、顯示器、存貯器構成的頻譜監測系統中，微處理器以計算機程序控制天線方位角測量裝置和無線電頻譜監測裝置，微處理器將頻率傳輸到無線電頻譜監測裝置，并控制定向天線轉動若干次，每次從無線電頻譜監測裝置讀取一組強度數據，與方位角一起存儲，依次比較每個方位角上固定頻點的強度數據，按照比幅測向算法，找出該頻點上最大或最小強度數據的方位角，即為頻點k的示向度。重復比較，一直計算出所有頻點的示向度。
文檔編號G01S3/14GK102565755SQ20111044497
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者敖謙, 白宇軍, 邱承躍 申請人:成都點陣科技有限公司