CN102288936A - 利用瞬时频谱幅度分布频次数据的无线电测向方法 - Google Patents

Abstract

本发明为利用瞬时频谱幅度分布频次数据的无线电测向方法，解决同步，不同瞬时发射概率的信号的测向问题，其监测步骤如下：（1）在显示器上形成横轴为m，纵轴为n，有m×n个像素点的频谱图形，像素点的颜色由接收的无线电信号的强度出现的概率P决定，m对应信号中频率fx出现的概率，n对应强度hx出现的概率，（2）人工根据色彩选择显示屏上的频谱图形上某一点，坐标为（k，j），该点的fx=f₁+（K×S）/m，f₁=f—S/2，强度hx=h₁+（j×hs）/n，hs=h₂-h₁，存贮器存贮K，J，fx，P，hx，α，（3）天线每旋转1°，微处理器选择谱图形上fx不变，首次出现的强度概率Px为P-10%到P+10%中的一点，存贮该点（m，jx）的hx和a，Jx=o—J，（4）天线旋转360°后，微处理器从存贮的360组数据中选择hx最大的一组，作为最终测向结果。

Description

利用瞬时频谱幅度分布频次数据的无线电测向方法

技术领域：

本发明与利用无线电频谱数据测向的基于实时频谱分析的多信号测向方法有关。

背景技术：

随着无线电技术的迅猛发展，高速跳频、扩频、时分复用、复杂调制等新技术得到越来越广泛的应用，各种低截获概率信号日益增多，利用传统技术手段进行无线电信号监测面临诸多困难，难以对不同瞬时发射概率的同频信号进行测向。

近年来，频谱监测技术领域的几项重要突破为解决上述问题带来了希望：一是合理解决快速傅里叶变换（FFT）频谱速度快而人眼观察速度有限的瞬时频谱幅度分布频次分析显示技术，例如美国泰克公司发明的“数字荧光频谱”（Digital Phosphor Spectrum，简记为DPX）技术。DPX技术是结合FFT（快速傅里叶变换）技术组成的实时频谱分析显示技术，可以在瞬时间内累积大量的频谱图，累积效果用位图(bitmap)颜色显示，颜色对应规则一般是暖色(红色、橙色、黄色)表明发生频次（即出现概率）较高，冷色(黑色、蓝色、浅蓝色等)表明发生频次较低，还可以使用其它幅度等级方案。这样就能将快速的、隐秘的信号变化过程用瞬时频谱幅度分布频次的形式展现出来，能够侦测各种瞬态信号、同频信号，满足复杂电磁环境下的无线电监测工作需要。典型的产品有美国泰克公司产H600型便携式实时频谱分析仪和RSA6100A系列实时频谱分析仪、德国罗德与施瓦茨公司产ESMD型监测接收机；成都点阵科技有限公司的无线电监测装置。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用无线电频谱监测装置测得的频谱图数据进行信号测向的利用瞬时频谱幅度分布频次数据的无线电测向方法。

本发明是这样实现的：

本发明基于实时频谱分析的多信号测向方法，定向天线与天线方位角测量装置、无线电频谱监测装置连接，微处理器与无线电频谱监测装置，天线方位角测量装置、显示器和存贮器连接，其监测步骤如下：

（1）微处理器启动驱动程序，从无线电频谱监测装置读取数据，在显示器上形成横轴为m，纵轴为n，有m×n个像素点的频谱图形，m对应信号中频率fx，n对应信号强度hx，像素点的颜色由接收的无线电信号的强度hx出现的概率P决定，P为0—100%，读取的数据有为无线电频谱监测装置设置的频率f，测量显宽S，像素点的纵轴座标hx对应的无线电信号强度出现的概率P，天线方位角测量装置的天线方位角α，α=0—359°，

（2）人工选择显示器上的频谱图形上某一点，其坐标为（k，j），该点的fx=f₁+（K×S）/m，f₁=f—S/2，无线电频谱监测装置测量的强度范围为h₁到h₂，h₁、h₂为常数，由无线电频谱监测装置设定，该点强度hx= h₁+（j×hs）/n，hs= h₂-h₁，存贮器存贮K，J，fx，P，hx，α，

（3）天线每旋转1°，微处理器自动选择在显示屏频谱图形上的m，fx不变，Jx为o—J中一点，该点为强度出现概率Px首次在p-10%到p+10%的点，存贮器存贮一组该点hx，α数据，

（4）重复步骤（3），天线旋转360°后，微处理器从存贮的360组数据中选择hx最大的一组，作为最终测向结果。

本发明利用已有的无线电频谱监测装置测得的频谱图数据和天线方位角数据测向，大大提高了便携式测向装置的测向精度，可对不同瞬时发射概率的同频信号进行测向。

具体实施方式：

本发明的测向系统有定向天线与天线方位角测量装置、无线电频谱监测装置连接，微处理器与无线电频谱监测装置，天线方位角测量装置，显示器和存贮器连接。

本发明所涉及的无线电频谱监测装置是指能够测量无线电信号频谱的仪表、功能模块或无线电监测系统，本例中为H600型便携式频谱分析仪。

本发明所涉及的天线方位角测量装置是指能够测量定向天线所指向的方位角的电子装置或机电一体化装置，包括电子罗盘、电磁角度计、电控云台（旋转器）。本例中为电子罗盘。

微处理器（可以是台式微型计算机、便携式微型计算机、笔记本电脑、掌上型电脑、板卡式微处理器、嵌入式微处理器，下同）以计算机程序控制天线方位角测量装置和无线电频谱监测装置，取回天线方位角数据和对应的信号瞬时频谱幅度分布频次数据，执行数据处理，完成对一定瞬时发射时间占用率信号的比幅测向。

定向天线与天线方位角测量装置固连，定向天线通过射频电缆与无线电频谱监测装置连接，天线方位角测量装置通过控制电缆与微处理器连接，无线电频谱监测装置通过控制线与微处理器连接，微处理器与显示器、存贮器连接。得到示相度的具体步骤描述如下：

（1）微处理器启动对无线电频谱监测装置和天线方位角测量装置的驱动程序，使得这两种装置处于受控状态；通过人机界面设置系统的测量参数，并将相关的频率f、显宽s数据传输到无线电频谱监测装置，同时将初始化命令发送到天线方位角测量装置。

（2）从无线电频谱监测装置循环读取数字荧光谱数据，假设每一帧都为m × n的二维数组，在显示器上依次描绘出m × n个像素大小的图形，每个像素点和信号强度hs出现的概率值p一一对应，像素点的颜色由概率值大小决定，颜色越红表示概率越大，具体的对应关系为赤（100%）橙（80%）黄（64%）绿（48%）青（32%）蓝（16%）黑（0%）。

（3）使用者可以根据显示器上二维图形的色彩分布来判断是否有未知信号或感兴趣的信号，并选择屏幕上某一像素点，假设该点的二维坐标为(k,j)。若当前测量的中心频率为f，显宽为s。显然，起始频率f1=f-(s/2)。若当前无线电频谱监测装置的信号强度测量范围由h1到h2，最大测量信号强度与最小测量信号强度的差值hs=h2-h1。由此可得，二维图形横轴上第的k个像素点对应的频率fx可以推算出，fx=f1+((k×s)/m)。微处理器记录下该像素点坐标k,对应无线电频率值fx及该坐标点上色块代表的强度hx出现概率（发射时间占用率）p。

（4）发送旋转命令至天线方位角测量装置，使其带动定向天线旋转360度。每旋转1度，采集1组数字荧光谱数据，并在fx处寻找概率P相似的信号的强度。方法为在横坐标k处遍历纵坐标上的所有数据，找到信号强度出现概率Px首次在p附近（p-10%到p+10%）的数据,假设对应的纵坐标值为jx，Jx=1—J，若当前无线电频谱监测装置的信号强度测量范围由h1到h2，最大测量信号强度与最小测量信号强度的差值hs=h2-h1，则纵轴上的第Jx个像素点对应的信号强度hx=h1+((Jx×hs)/n)。在存储器中成对的记录下此信号强度hx和当前天线所指向的方位角a。这样，存储器中每1个角度值就有1个对应的信号强度值，一共360组。

（5）天线方位角测量装置完成360度的旋转后，处理器在采集到的360个信号强度值数据中寻找到最大的1个，并将其对应的角度值显示到显示器上，作为最终的测向结果。

通过上述步骤，无线电监测系统就能够实现对同频、不同瞬时发射概率的信号进行选择性测向或多信号同时测向。

Claims (1)

1.利用瞬时频谱幅度分布频次数据的无线电测向方法，其特征在于定向天线与天线方位角测量装置、无线电频谱监测装置连接，微处理器与无线电频谱监测装置，天线方位角测量装置、显示器和存贮器连接，其监测步骤如下：

（1）微处理器启动驱动程序，从无线电频谱监测装置读取数据，在显示器上形成横轴为m，纵轴为n，有m×n个像素点的频谱图形，m对应信号中频率fx，n对应信号强度hx，像素点的颜色由接收的无线电信号的强度hx出现的概率P决定，P为0—100%，读取的数据有为无线电频谱监测装置设置的频率f，测量显宽S，像素点的纵轴座标hx对应的无线电信号强度出现的概率P，天线方位角测量装置的天线方位角α，α=0—359°，

（2）人工选择显示器上的频谱图形上某一点，其坐标为（k，j），该点的fx=f₁+（K×S）/m，f₁=f—S/2，无线电频谱监测装置测量的强度范围为h₁到h₂，h₁、h₂为常数，由无线电频谱监测装置设定，该点强度hx= h₁+（j×hs）/n，hs= h₂-h₁，存贮器存贮K，J，fx，P，hx，α，

（3）天线每旋转1°，微处理器自动选择在显示屏频谱图形上的m，fx不变，Jx为o—J中一点，该点为强度出现概率Px首次在p-10%到p+10%的点，存贮器存贮一组该点hx，α数据，

（4）重复步骤（3），天线旋转360°后，微处理器从存贮的360组数据中选择hx最大的一组，作为最终测向结果。