一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統及訓練方法

2023-05-25 07:20:16 1

專利名稱：一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統及訓練方法
技術領域：
本發明屬於儀器仿真技術領域，具體涉及一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練
系統，本發明還涉及利用上述系統進行訓練的方法。
背景技術：
隨著社會信息化進程的加快，各種通信、廣播、電視、雷達、導航、遙測遙控、射電天文等無線電業務的需求迅速增長，電磁環境越來越複雜，電磁頻譜供需矛盾日益尖銳。電磁頻譜資源與水、土地、礦藏等資源一樣，是人類共享的有限自然資源，也是關係國民經濟和社會可持續發展的重要戰略資源，是信息社會信息傳輸與交換的基礎。合理、有效、經濟地使用電磁頻譜資源，保障各種用頻業務的正常開展，維護空中電波秩序，直接關係到國家的政治、經濟、軍事和文化發展。因此，為了加強電磁頻譜管理，有效維護空中電波秩序，加大無線電幹擾查處水平，提高無線電監測測向手段和能力至關重要。 目前各級電磁頻譜管理機構所屬監測部門均配備車載頻譜監測測向接收機，需要大量的操作人員，培訓操作人員的任務繁重。而常規的實裝培訓，存在車載監測測向接收機造價高，培訓及維護成本過高，設備數量有限，培訓效率低等問題。解決這些問題的重要途徑是採用操作模擬訓練系統。

發明內容
本發明的目的是提供一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統，利用採集到的監測數據，通過信號虛擬處理，計算機模擬實際設備的操作，減少培訓對實際裝備的需求，降低使用實際裝備訓練的成本，並以友好的人機界面融進相關的知識連結，提高訓練的效率。 本發明的另一 目的是提供一種應用上述系統進行訓練的方法。 本發明所採用的技術方案是，一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統，包括
依次連接的監測測向接收機、數據採集卡、數位訊號處理器和儀器仿真部分，其中的， 監測測向接收機，用於對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜，將
其功率、帶寬、調製方式和來波方向等數據通過數據採集卡傳送到數位訊號處理器； 數據採集卡，用於連接監測測向接收機和數位訊號處理器，採集監測測向接收機
的數據，並通過數據接口協議轉換後送到數位訊號處理器； 數位訊號處理器，用於對採集到的監測數據進行處理和對整個系統的仿真活動進行管理、監控及調度； 儀器仿真部分，用於通過虛擬儀器面板和按鍵模擬監測測向接收機各項操作，達到與真實設備同樣的訓練效果。 本發明所採用的另一技術方案是，一種應用頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統進行訓練的方法，具體按照以下步驟實施
步驟l:採集數據
利用一監測測向接收機對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜， 將無線電信號頻譜數據通過RS232接口傳遞給數據採集卡，數據採集卡採集到無線電信號 頻譜數據，通過協議轉換傳遞給數位訊號處理器；
步驟2:處理數據 數位訊號處理器對上步得到的無線電信號頻譜數據分波段進行頻譜分析，得到頻 譜參數，將頻譜參數按波段順序存儲在RAM中；
步驟3:仿真訓練 a.根據模擬操作響應信號的工作參數要求，數位訊號處理器的CPU從RAM中讀取 相應波段的頻譜參數，根據仿真操作的要求對讀取的頻譜參數進行處理，得到模擬信號後 發送給儀器仿真部分，為仿真訓練的按鍵操作響應提供基於真實信號處理後的仿真信號；
b.以上步得到的仿真信號作為儀器仿真部分的操作響應信號，進行仿真訓練，使 得儀器仿真部分與真實設備的訓練過程相一致。
本發明的特點還在於， 其中的步驟3中根據仿真操作的要求對讀取的頻譜參數進行處理，具體按照以下 步驟實施連接幾段信號或截取一段信號中的一部分，進行擴展或壓縮； 其中的步驟3中進行仿真訓練，具體按照以下步驟實施打開電源開關，點擊要訓 練單元框體，在主框體下運行模擬訓練界面，根據真實信號和仿真信號，對面板上的各種功 能按鍵進行操作，得到與真實設備完全相同的信號響應。 本發明的有益效果是，通過計算機仿真監測測向接收機的操作，利用採集實際設 備的監測數據，或基於監測數據的仿真信號，作為虛擬儀器的操作響應信號，完全等效真實 設備的操作效果，降低了成本，提高了效率。


圖1為本發明頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統的結構示意圖；
圖2為本發明模擬訓練方法中採集數據的原理框圖；
圖3為本發明模擬訓練方法中處理數據的原理框圖。 圖中，l.監測測向接收機，2.數據採集卡，3.數位訊號處理器，4.儀器仿真部分。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。 本發明頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統的結構，如圖1所示，包括依次連 接的監測測向接收機1、數據採集卡2、數位訊號處理器3和儀器仿真部分4，其中的，
監測測向接收機l，用於對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜， 將其功率、帶寬、調製方式和來波方向等數據通過數據採集卡2傳送到數位訊號處理器3 ;
數據採集卡2，用於連接監測測向接收機1和數位訊號處理器3，採集監測測向接 收機1的數據，並通過數據接口協議轉換後送到數位訊號處理器3 ; 數位訊號處理器3，用於對採集到的監測數據進行處理和對整個系統的仿真活動 進行管理、監控及調度； 儀器仿真部分4，用於通過虛擬儀器面板和按鍵模擬監測測向接收機1各項操作，達到與真實設備同樣的訓練效果。 儀器仿真部分4通過Labview軟體虛擬監測測向接收機1的儀器面板和按鍵及電源、通信、交換等輔助設備的面板和按鍵，使得各種操作與真實儀器設備操作方式一致。
儀器仿真部分4中的主程序模塊採用Labview動態界面載入技術，所有子模塊vi均在主界面的框體下運行。利用Subpanel實現此功能，Subpanel位於Controls palette的Mordren/Contains/中，就是在一個vi的前面板中包含其他vi的子面板，當把Subpanel放到前面板時，在程序框圖中並不會出現它的圖標，而是出現一個對應的方法節點-insertvi，通過該方法節點就可以將子vi插入Subpanel中，利用run vi運行該子vi。各設備模塊採用順序邏輯控制，首先在主界面選擇UPS電源或逆變器電源，打開電源為所有設備供電。 在設備模擬訓練操作中採用開關狀態互鎖技術及單個按鈕復用技術，因為在設備
ESMB監測接收機和EBD195測向儀中，有許多選項是互鎖的，如選用不同的調製方式就會對
應只能選擇一定的可選頻帶範圍。同一按鍵在不同的狀態中具有不同的功能。所以採用開
關狀態互鎖技術及單個按鈕復用技術來實現設備的操作模擬。 本發明利用上述系統進行訓練的方法，具體按照以下步驟實施 步驟1 :採集數據 如圖2所示，監測測向接收機1對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜，將無線電信號頻譜數據通過RS232接口傳遞給數據採集卡2，數據採集卡2採集到無線電信號頻譜數據，通過協議轉換傳遞給數位訊號處理器3。
步驟2:處理數據 如圖3所示，數位訊號處理器3採用TMS320C5402定點DSP作為CPU主處理器，最高工作頻率可達100MHz。對上步得到的無線電信號頻譜數據分波段進行頻譜分析，主要分析其功率超過一定門限的非噪聲信號的帶寬、功率、調製方式、來波方向等頻譜參數，分析完畢後將頻譜參數按波段順序存儲在RAM中。
步驟3 :仿真訓練 a.根據模擬操作響應信號的工作波段和頻譜解析度等參數要求，數位訊號處理器3的CPU從雙口 RAM中讀取相應波段的頻譜信號及其調製方式、來波方向等參數，根據仿真操作的要求對讀取的真實信號進行處理，如連接幾段信號或截取一段信號中的一部分，進行擴展或壓縮等，獲得虛擬儀器所要求的模擬信號後再發送給儀器仿真部分4，為仿真訓練的按鍵操作響應提供基於真實信號處理後的仿真信號； b.以上步得到的仿真信號，作為儀器仿真部分4的操作響應信號，進行仿真訓練，使得儀器仿真部分4與真實設備的訓練過程相一致，具體按照以下步驟實施打開電源開關，點擊要訓練單元框體，在主框體下運行模擬訓練界面，根據步驟2得到的真實信號和仿
真信號，對面板上的各種功能按鍵進行操作，得到與真實設備完全相同的信號響應。
本發明頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統及訓練方法，通過計算機仿真監測測向接收機的操作，利用採集實際設備的監測數據，或基於監測數據的仿真信號，作為虛擬儀器的操作響應信號，完全等效真實設備的操作效果，降低了成本，提高了效率。
權利要求
一種頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統，其特徵在於，包括依次連接的監測測向接收機(1)、數據採集卡(2)、數位訊號處理器(3)和儀器仿真部分(4)，其中的，監測測向接收機(1)，用於對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜，將其功率、帶寬、調製方式和來波方向等數據通過數據採集卡(2)傳送到數位訊號處理器(3)；數據採集卡(2)，用於連接監測測向接收機(1)和數位訊號處理器(3)，採集監測測向接收機(1)的數據，並通過數據接口協議轉換後送到數位訊號處理器(3)；數位訊號處理器(3)，用於對採集到的監測數據進行處理和對整個系統的仿真活動進行管理、監控及調度；儀器仿真部分(4)，用於通過虛擬儀器面板和按鍵模擬監測測向接收機(1)各項操作，達到與真實設備同樣的訓練效果。
2. —種應用權利要求1所述的頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統進行訓練的方法，其特徵在於，具體按照以下步驟實施 步驟1 :採集數據利用一監測測向接收機(1)對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜，將無線電信號頻譜數據通過RS232接口傳遞給數據採集卡(2)，數據採集卡(2)採集到無線 電信號頻譜數據，通過協議轉換傳遞給數位訊號處理器(3); 步驟`2 :處理數據數位訊號處理器(3)對上步得到的無線電信號頻譜數據分波段進行頻譜分析，得到頻 譜參數，將頻譜參數按波段順序存儲在RAM中；步驟3 :仿真訓練a. 根據模擬操作響應信號的工作參數要求，數位訊號處理器(3)的CPU從RAM中讀取 相應波段的頻譜參數，根據仿真操作的要求對讀取的頻譜參數進行處理，得到模擬信號後 發送給儀器仿真部分(4)，為仿真訓練的按鍵操作響應提供基於真實信號處理後的仿真信 號；b. 以上步得到的仿真信號作為儀器仿真部分(4)的操作響應信號，進行仿真訓練，使 得儀器仿真部分(4)與真實設備的訓練過程相一致。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的步驟3中根據仿真操作的要求對讀 取的頻譜參數進行處理，具體按照以下步驟實施連接幾段信號或截取一段信號中的一部 分，進行擴展或壓縮。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的步驟3中進行仿真訓練，具體按照 以下步驟實施打開電源開關，點擊要訓練單元框體，在主框體下運行模擬訓練界面，根據 真實信號和仿真信號，對面板上的各種功能按鍵進行操作，得到與真實設備完全相同的信 號響應。
全文摘要
本發明頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統，包括依次連接的監測測向接收機、數據採集卡、數位訊號處理器和儀器仿真部分。應用該系統進行訓練的方法，首先監測測向接收機對空中無線電信號進行監測測向，接收無線電信號頻譜，將無線電信號頻譜數據通過RS232接口傳遞給數據採集卡，數據採集卡採集到無線電信號頻譜數據，通過協議轉換傳遞給數位訊號處理器；其次數位訊號處理器對無線電信號頻譜數據分波段進行頻譜分析，得到頻譜參數，將頻譜參數按波段順序存儲在RAM中；最後進行仿真訓練。本發明頻譜監測測向接收機操作模擬訓練系統及訓練方法，通過計算機仿真監測測向接收機的操作，完全等效真實設備的操作效果，降低了成本，提高了效率。
文檔編號G09B9/00GK101714301SQ20091030928
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者周義建, 徐小傑, 李金良, 翁木雲, 謝麗靜, 達新宇 申請人:翁木雲