利用瞬時頻譜幅度分布頻次數據的無線電測向方法
2023-05-27 00:01:51
專利名稱：利用瞬時頻譜幅度分布頻次數據的無線電測向方法
技術領域：
本發明與利用無線電頻譜數據測向的基於實時頻譜分析的多信號測向方法有關。
背景技術：
隨著無線電技術的迅猛發展，高速跳頻、擴頻、時分復用、複雜調製等新技術得到越來越廣泛的應用，各種低截獲概率信號日益增多，利用傳統技術手段進行無線電信號監測面臨諸多困難，難以對不同瞬時發射概率的同頻信號進行測向。近年來，頻譜監測技術領域的幾項重要突破為解決上述問題帶來了希望一是合理解決快速傅立葉變換(FFT)頻譜速度快而人眼觀察速度有限的瞬時頻譜幅度分布頻次分析顯示技術，例如美國泰克公司發明的「數字螢光頻譜」(Digital Phosphor Spectrum，簡記為DPX)技術。DPX技術是結合FFT (快速傅立葉變換)技術組成的實時頻譜分析顯示技術，可以在瞬時間內累積大量的頻譜圖，累積效果用位圖(bitmap)顏色顯示，顏色對應規則一般是暖色(紅色、橙色、黃色)表明發生頻次(即出現概率)較高，冷色(黑色、藍色、淺藍色等)表明發生頻次較低，還可以使用其它幅度等級方案。這樣就能將快速的、隱秘的信號變化過程用瞬時頻譜幅度分布頻次的形式展現出來，能夠偵測各種瞬態信號、同頻信號， 滿足複雜電磁環境下的無線電監測工作需要。典型的產品有美國泰克公司產H600型可攜式實時頻譜分析儀和RSA6100A系列實時頻譜分析儀、德國羅德與施瓦茨公司產ESMD型監測接收機；成都點陣科技有限公司的無線電監測裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用無線電頻譜監測裝置測得的頻譜圖數據進行信號測向的利用瞬時頻譜幅度分布頻次數據的無線電測向方法。本發明是這樣實現的
本發明基於實時頻譜分析的多信號測向方法，定向天線與天線方位角測量裝置、無線電頻譜監測裝置連接，微處理器與無線電頻譜監測裝置，天線方位角測量裝置、顯示器和存貯器連接，其監測步驟如下
(1)微處理器啟動驅動程序，從無線電頻譜監測裝置讀取數據，在顯示器上形成橫軸為 m，縱軸為n，有mXn個像素點的頻譜圖形，m對應信號中頻率fx，η對應信號強度hx，像素點的顏色由接收的無線電信號的強度hx出現的概率P決定，P為0—100%，讀取的數據有為無線電頻譜監測裝置設置的頻率f，測量顯寬S，像素點的縱軸座標hx對應的無線電信號強度出現的概率P，天線方位角測量裝置的天線方位角α，α =0-359°，
(2)人工選擇顯示器上的頻譜圖形上某一點，其坐標為(k，j)，該點的fX=f\+(KXS)/ nuf^f— S/2，無線電頻譜監測裝置測量的強度範圍為Ill到I^h1I2為常數，由無線電頻譜監測裝置設定，該點強度hx= V (jXhs)/n,hs= Ii2-Ill，存貯器存貯K，J，fx，P，hx，α ,
(3)天線每旋轉1°，微處理器自動選擇在顯示屏頻譜圖形上的m，fx不變，Jx為ο—J 中一點，該點為強度出現概率I3X首次在P-10%到p+10%的點，存貯器存貯一組該點hx，α 數據，(4)重複步驟(3)，天線旋轉360°後，微處理器從存貯的360組數據中選擇hx最大的一組，作為最終測向結果。本發明利用已有的無線電頻譜監測裝置測得的頻譜圖數據和天線方位角數據測向，大大提高了可攜式測向裝置的測向精度，可對不同瞬時發射概率的同頻信號進行測向。
具體實施例方式
本發明的測向系統有定向天線與天線方位角測量裝置、無線電頻譜監測裝置連接，微處理器與無線電頻譜監測裝置，天線方位角測量裝置，顯示器和存貯器連接。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，本例中為H600型可攜式頻譜分析儀。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、電控雲臺(旋轉器)。本例中為電子羅盤。微處理器(可以是臺式微型計算機、可攜式微型計算機、筆記本電腦、掌上型電腦、 板卡式微處理器、嵌入式微處理器，下同)以電腦程式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信號瞬時頻譜幅度分布頻次數據，執行數據處理，完成對一定瞬時發射時間佔用率信號的比幅測向。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線與微處理器連接，微處理器與顯示器、存貯器連接。得到示相度的具體步驟描述如下
(1)微處理器啟動對無線電頻譜監測裝置和天線方位角測量裝置的驅動程序，使得這兩種裝置處於受控狀態；通過人機界面設置系統的測量參數，並將相關的頻率f、顯寬S數據傳輸到無線電頻譜監測裝置，同時將初始化命令發送到天線方位角測量裝置。(2)從無線電頻譜監測裝置循環讀取數字螢光譜數據，假設每一幀都為m X η的二維數組，在顯示器上依次描繪出m X η個像素大小的圖形，每個像素點和信號強度hs出現的概率值P—一對應，像素點的顏色由概率值大小決定，顏色越紅表示概率越大，具體的對應關係為赤(100%)橙(80%)黃(64%)綠(48%)青(32%)藍(16%)黑(0%)。(3)使用者可以根據顯示器上二維圖形的色彩分布來判斷是否有未知信號或感興趣的信號，並選擇屏幕上某一像素點，假設該點的二維坐標為(k，j)。若當前測量的中心頻率為f，顯寬為S。顯然，起始頻率fl=f_(s/2)。若當前無線電頻譜監測裝置的信號強度測量範圍由hi到h2，最大測量信號強度與最小測量信號強度的差值hs=h2-hl。由此可得，二維圖形橫軸上第的k個像素點對應的頻率fx可以推算出，fx=fl+ ((kX s) /m)。微處理器記錄下該像素點坐標k，對應無線電頻率值fx及該坐標點上色塊代表的強度hx出現概率(發射時間佔用率)P。(4)發送旋轉命令至天線方位角測量裝置，使其帶動定向天線旋轉360度。每旋轉 1度，採集1組數字螢光譜數據，並在fx處尋找概率P相似的信號的強度。方法為在橫坐標 k處遍歷縱坐標上的所有數據，找到信號強度出現概率Px首次在ρ附近(p-10%到p+10%) 的數據，假設對應的縱坐標值為jx，Jx=I—J，若當前無線電頻譜監測裝置的信號強度測量範圍由hi到h2，最大測量信號強度與最小測量信號強度的差值hs=h2-hl，則縱軸上的第Jx
4個像素點對應的信號強度hX=hl+((JXXhs)/n)。在存儲器中成對的記錄下此信號強度hx 和當前天線所指向的方位角a。這樣，存儲器中每1個角度值就有1個對應的信號強度值， 一共360組。(5)天線方位角測量裝置完成360度的旋轉後，處理器在採集到的360個信號強度值數據中尋找到最大的1個，並將其對應的角度值顯示到顯示器上，作為最終的測向結果。通過上述步驟，無線電監測系統就能夠實現對同頻、不同瞬時發射概率的信號進行選擇性測向或多信號同時測向。
權利要求
1.利用瞬時頻譜幅度分布頻次數據的無線電測向方法，其特徵在於定向天線與天線方位角測量裝置、無線電頻譜監測裝置連接，微處理器與無線電頻譜監測裝置，天線方位角測量裝置、顯示器和存貯器連接，其監測步驟如下(1)微處理器啟動驅動程序，從無線電頻譜監測裝置讀取數據，在顯示器上形成橫軸為 m，縱軸為n，有mXn個像素點的頻譜圖形，m對應信號中頻率fx，η對應信號強度hx，像素點的顏色由接收的無線電信號的強度hx出現的概率P決定，P為0—100%，讀取的數據有為無線電頻譜監測裝置設置的頻率f，測量顯寬S，像素點的縱軸座標hx對應的無線電信號強度出現的概率P，天線方位角測量裝置的天線方位角α，α =0-359°，(2)人工選擇顯示器上的頻譜圖形上某一點，其坐標為(k，j)，該點的fX=f\+(KXS)/ nuf^f— S/2，無線電頻譜監測裝置測量的強度範圍為Ill到I^hph2為常數，由無線電頻譜監測裝置設定，該點強度hx= V (jXhs)/n,hs= Ii2-Ii1，存貯器存貯K，J，fx，P，hx，α ,(3)天線每旋轉1°，微處理器自動選擇在顯示屏頻譜圖形上的m，fx不變，Jx為ο—J 中一點，該點為強度出現概率Px首次在P-10%到p+10%的點，存貯器存貯一組該點hx，α 數據，(4)重複步驟(3)，天線旋轉360°後，微處理器從存貯的360組數據中選擇hx最大的一組，作為最終測向結果。
全文摘要
本發明為利用瞬時頻譜幅度分布頻次數據的無線電測向方法，解決同步，不同瞬時發射概率的信號的測向問題，其監測步驟如下(1)在顯示器上形成橫軸為m，縱軸為n，有m×n個像素點的頻譜圖形，像素點的顏色由接收的無線電信號的強度出現的概率P決定，m對應信號中頻率fx出現的概率，n對應強度hx出現的概率，(2)人工根據色彩選擇顯示屏上的頻譜圖形上某一點，坐標為(k，j)，該點的fx=f1+(K×S)/m，f1=f—S/2，強度hx=h1+(j×hs)/n，hs=h2-h1，存貯器存貯K，J，fx，P，hx，α，(3)天線每旋轉1°，微處理器選擇譜圖形上fx不變，首次出現的強度概率Px為P-10%到P+10%中的一點，存貯該點(m，jx)的hx和a，Jx=o—J，(4)天線旋轉360°後，微處理器從存貯的360組數據中選擇hx最大的一組，作為最終測向結果。
文檔編號G01S3/14GK102288936SQ20111020977
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26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