CN105223542A - 一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法 - Google Patents

一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，包括信号采集和可疑判断步骤S1，可疑信号测向步骤S2和精确可疑信号方向的确定步骤S3。本发明提供了一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，首先检测是否有可疑信号出现，在有可疑信号出现其进行测向，得到可疑信号方向，此时在得到的可疑信号方向并不精确，还存在着较大的误差，故在得可疑信号方向小幅度范围内进行进一步地测向检测，得到精确的可疑信号方向。

Description

一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法
技术领域
本发明涉及一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法。
背景技术
随着无线电磁波在生产生活中的广泛运用，无线电测向技术也随之发展起来，无线电测向是依据电磁波传播特性，使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程；测定“来波方向”，是指测向机所在地实在的电磁环境中电波达到的方向，无线电测向，通常的最终目的是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。
但是目前的测向监测方法大多只能够找到大致的无线电波来波方向，无法精确地确定无线电信号的方向，还有很多需要改进的地方。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，首先检测是否有可疑信号出现，在有可疑信号出现其进行测向，得到可疑信号方向，此时在得到的可疑信号方向并不精确，还存在着较大的误差，故在得可疑信号方向小幅度范围内进行进一步地测向检测，得到精确的可疑信号方向。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，包括以下步骤：
S1.信号采集和可疑判断：监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，监测测向设备在旋转过程中进行无线电信号采集和处理，并将处理后的数据发送给监控终端进行分析，并判定是否有可疑信号出现：
（1）如果有可疑信号出现，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号出现，继续进行步骤S1的信号采集和可疑判断；
S2.可疑信号测向：控制旋翼飞行器在相同的空间位置旋转一周，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集，并对采集到的数据采集和处理后，发送给测向终端进行分析得到可疑信号方向；
S3.精确可疑信号方向的确定：控制旋翼飞行器在可疑信号方向进行多次左右小幅度旋转，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集和处理，发送给测向终端进行分析得到精确的可疑信号方向。
所述的步骤S1包括以下子步骤：
S11.监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，并向监测测向设备发送无线电采集命令；
S12.接收到无线电采集命令后，监测测向设备随着旋翼飞行器的旋转进行无线电信号进行采集,并对采集到的无线电信号进行处理，得到信号频谱信息和幅度信息；
S13.监测测向设备将得到的频谱信息和对应的幅度信息实时发送给监控终端；
S14.旋翼飞行器旋转一周后，监控终端将接收到各个频谱信息和对应的幅度信息进行处理，保留各个频谱的最大值，将频谱与标准频谱进行比对，并根据比对结果判断是否有可疑信号频谱：
（1）如果有可疑信号频谱，对可疑信号的频谱进行标记，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号频谱，继续进行步骤S1中的信号采集和可疑判断。
所述的步骤S2包括以下子步骤:
S21.监控终端控制旋翼飞行器在相同空间位置旋转一周，并向监测测向设备发送测向命令，在旋转过程中监测测向设备对无线电信号进行采集和处理,得到信号频谱信息和幅度信息；
S22.监测测向设备对采集到无线电信号进行采集和处理的同时，对方位信号进行采集和处理，计算出方位角；
S23.监测测向设备将处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端；
S24.监控终端根据接收到的数据生成方向图，并根据方向图确定可疑信号的方向，即确定可疑信号对应的方位角。
所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.控制旋翼飞行器旋转到可疑信号方向，进行多次左右小幅度地旋转，并向监测测向设备发送测向命令；
S32.在每次旋翼飞行器小幅度旋转过程中，监测测向设备对无线电信号进行采集和处理，与此同时，也对方位信号进行采集和处理；
S33.监测测向设备将每次处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端，由监控终端确定每次旋转过程中可疑信号对应的方位角；
S34.监控终端将多次旋转过程中可疑信号对应的方位角，进行比较，得到其中的最小方位角，即为精确的可疑信号方向。
所述的监测测向设备包括电子罗盘、测向天线、数字接收机、X86处理板和无线通讯模块。
所述的监测测向设备对无线电信号的采集和处理包括以下子步骤：
S1001.监控终端通过无线通讯向监测测向设备发送无线电采集命令，监测测向设备中的X86处理板接到命令后，控制测向天线开始接收无线电信号；无线通讯方式为3G通讯或者WIFI通讯；
S1002.测向天线将接收到的无线电信号传输给数字接收机，数字接收机对接收到的信号进行模拟下变频和AD采样，并将得到I/Q信号传输给X86处理板；
S1003.X86处理板对I/Q信号进行FFT处理，得到需要的频谱信息和幅度信息。
所述的监测测向设备对方位信号的采集和处理包括以下子步骤：
S2001.监控终端向监测测向设备发送测向命令后，X86处理板在控制测向天线开始接收无线电信号的同时，控制电子罗盘开始采集方位信号，并将采集到传输给X86板；
S2002.X86处理板对采集到方位信号进行处理，得到对应的方位角信息。
还包括一个信号源位置确定步骤：监测测向设备在对可疑信号进行测向的过程中，还同时监测可疑信号的强度，并将可疑信号的信号强度通过无线通讯发送给监控终端，监控终端根据最终获得的精确的可疑信号方向和信号强度分析得到可疑信号源的具体位置。
本发明的有益效果是：（1）首先检测是否有可疑信号出现，在有可疑信号出现其进行测向，得到可疑信号方向，此时在得到的可疑信号方向并不精确，还存在着较大的误差，故在得可疑信号方向小幅度范围内进行进一步地测向检测，得到精确的可疑信号方向，为可以信号源的具体位置判断提供了准确依据。
（2）在进行信号采集和判断是否有可疑信号出现过程中，电子罗盘并不工作，只有在确定有可疑信号并且需要对其测向时，电子罗盘才采集方位信息，能够有效降低功耗，提高监测测向设备的使用时间。
（3）挂载于旋翼飞行器上的监测测向设备在采集到无线电信号和方位信号后，对其进行处理得到频谱信息和幅度信息和方位角，再将处理得到的信号进行无线传输发送给监控终端，有效避免了原始数据在无线传输过程中的损耗，保证了侧向的准确性。
（4）测测向设备在对可疑信号进行测向的过程中，还同时监测可疑信号的强度，并将可疑信号的信号强度通过无线通讯发送给监控终端，监控终端能够根据最终获得的精确的可疑信号方向和信号强度，分析得到可疑信号源的具体位置。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为信号采集和可疑判断的流程图；
图3为可疑信号测向流程图；
图4为精确可疑信号方向的确定流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，包括以下步骤：
S1.信号采集和可疑判断：监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，监测测向设备在旋转过程中进行无线电信号采集和处理，并将处理后的数据发送给监控终端进行分析，并判定是否有可疑信号出现：
（1）如果有可疑信号出现，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号出现，继续进行步骤S1的信号采集和可疑判断；
S2.可疑信号测向：控制旋翼飞行器在相同的空间位置旋转一周，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集，并对采集到的数据采集和处理后，发送给测向终端进行分析得到可疑信号方向；
S3.精确可疑信号方向的确定：控制旋翼飞行器在可疑信号方向进行多次左右小幅度旋转，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集和处理，发送给测向终端进行分析得到精确的可疑信号方向。
如图2所示，所述的步骤S1包括以下子步骤：
S11.监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，并向监测测向设备发送无线电采集命令；
S12.接收到无线电采集命令后，监测测向设备随着旋翼飞行器的旋转进行无线电信号进行采集,并对采集到的无线电信号进行处理，得到信号频谱信息和幅度信息；
S13.监测测向设备将得到的频谱信息和对应的幅度信息实时发送给监控终端；
S14.旋翼飞行器旋转一周后，监控终端将接收到各个频谱信息和对应的幅度信息进行处理，保留各个频谱的最大值，将频谱与标准频谱进行比对，并根据比对结果判断是否有可疑信号频谱：
（1）如果有可疑信号频谱，对可疑信号的频谱进行标记，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号频谱，继续进行步骤S1中的信号采集和可疑判断。
如图3所示，所述的步骤S2包括以下子步骤:
S21.监控终端控制旋翼飞行器在相同空间位置旋转一周，并向监测测向设备发送测向命令，在旋转过程中监测测向设备对无线电信号进行采集和处理,得到信号频谱信息和幅度信息；
S22.监测测向设备对采集到无线电信号进行采集和处理的同时，对方位信号进行采集和处理，计算出方位角；
S23.监测测向设备将处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端；
S24.监控终端根据接收到的数据生成方向图，并根据方向图确定可疑信号的方向，即确定可疑信号对应的方位角。
如图4所示，所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.控制旋翼飞行器旋转到可疑信号方向，进行多次左右小幅度地旋转，并向监测测向设备发送测向命令；
S32.在每次旋翼飞行器小幅度旋转过程中，监测测向设备对无线电信号进行采集和处理，与此同时，也对方位信号进行采集和处理；
S33.监测测向设备将每次处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端，由监控终端确定每次旋转过程中可疑信号对应的方位角；
S34.监控终端将多次旋转过程中可疑信号对应的方位角，进行比较，得到其中的最小方位角，即为精确的可疑信号方向。
所述的监测测向设备包括电子罗盘、测向天线、数字接收机、X86处理板和无线通讯模块。
所述的监测测向设备对无线电信号的采集和处理包括以下子步骤：
S1001.监控终端通过无线通讯向监测测向设备发送无线电采集命令，监测测向设备中的X86处理板接到命令后，控制测向天线开始接收无线电信号；
S1002.测向天线将接收到的无线电信号传输给数字接收机，数字接收机对接收到的信号进行模拟下变频和AD采样，并将得到I/Q信号传输给X86处理板；
S1003.X86处理板对I/Q信号进行FFT处理，得到需要的频谱信息和幅度信息。
进一步地,对I/Q信号进行FFT处理基于FPGA来实现。
所述的监测测向设备对方位信号的采集和处理包括以下子步骤：
S2001.监控终端向监测测向设备发送测向命令后，X86处理板在控制测向天线开始接收无线电信号的同时，控制电子罗盘开始采集方位信号，并将采集到传输给X86板；
S2002.X86处理板对采集到方位信号进行处理，得到对应的方位角信息。
所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，还包括一个信号源位置确定步骤：监测测向设备在对可疑信号进行测向的过程中，还同时监测可疑信号的强度，并将可疑信号的信号强度通过无线通讯发送给监控终端，监控终端根据最终获得的精确的可疑信号方向和信号强度，分析得到可疑信号源的具体位置。

Claims (8)

1.一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.信号采集和可疑判断：监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，监测测向设备在旋转过程中进行无线电信号采集和处理，并将处理后的数据发送给监控终端进行分析，并判定是否有可疑信号出现：
（1）如果有可疑信号出现，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号出现，继续进行步骤S1的信号采集和可疑判断；
S2.可疑信号测向：控制旋翼飞行器在相同的空间位置旋转一周，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集，并对采集到的数据采集和处理后，发送给测向终端进行分析得到可疑信号方向；
S3.精确可疑信号方向的确定：控制旋翼飞行器在可疑信号方向进行多次左右小幅度旋转，旋转过程中监测测向设备对无线电信号和方位信号进行采集和处理，发送给测向终端进行分析得到精确的可疑信号方向。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的步骤S1包括以下子步骤：
S11.监控终端控制搭载有监测测向设备的旋翼飞行器沿着轴心旋转，并向监测测向设备发送无线电采集命令；
S12.接收到无线电采集命令后，监测测向设备随着旋翼飞行器的旋转进行无线电信号进行采集,并对采集到的无线电信号进行处理，得到信号频谱信息和幅度信息；
S13.监测测向设备将得到的频谱信息和对应的幅度信息实时发送给监控终端；
S14.旋翼飞行器旋转一周后，监控终端将接收到各个频谱信息和对应的幅度信息进行处理，保留各个频谱的最大值，将频谱与标准频谱进行比对，并根据比对结果判断是否有可疑信号频谱：
（1）如果有可疑信号频谱，对可疑信号的频谱进行标记，跳转至步骤S2；
（2）如果没有可疑信号频谱，继续进行步骤S1中的信号采集和可疑判断。
3.根据权利要求1所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的步骤S2包括以下子步骤:
S21.监控终端控制旋翼飞行器在相同空间位置旋转一周，并向监测测向设备发送测向命令，在旋转过程中监测测向设备对无线电信号进行采集和处理,得到信号频谱信息和幅度信息；
S22.监测测向设备对采集到无线电信号进行采集和处理的同时，对方位信号进行采集和处理，计算出方位角；
S23.监测测向设备将处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端；
S24.监控终端根据接收到的数据生成方向图，并根据方向图确定可疑信号的方向，即确定可疑信号对应的方位角。
4.根据权利要求1所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.控制旋翼飞行器旋转到可疑信号方向，进行多次左右小幅度地旋转，并向监测测向设备发送测向命令；
S32.在每次旋翼飞行器小幅度旋转过程中，监测测向设备对无线电信号进行采集和处理，与此同时，也对方位信号进行采集和处理；
S33.监测测向设备将每次处理得到的对应频谱信息、幅度信息和方位角实时发送给监控终端，由监控终端确定每次旋转过程中可疑信号对应的方位角；
S34.监控终端将多次旋转过程中可疑信号对应的方位角，进行比较，得到其中的最小方位角，即为精确的可疑信号方向。
5.根据权利要求1所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的监测测向设备包括电子罗盘、测向天线、数字接收机、X86处理板和无线通讯模块。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的监测测向设备对无线电信号的采集和处理包括以下子步骤：
S1001.监控终端通过无线通讯向监测测向设备发送无线电采集命令，监测测向设备中的X86处理板接到命令后，控制测向天线开始接收无线电信号；
S1002.测向天线将接收到的无线电信号传输给数字接收机，数字接收机对接收到的信号进行模拟下变频和AD采样，并将得到I/Q信号传输给X86处理板；
S1003.X86处理板对I/Q信号进行FFT处理，得到需要的频谱信息和幅度信息。
7.根据权利要求1、3或4中任意一项所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：所述的监测测向设备对方位信号的采集和处理包括以下子步骤：
S2001.监控终端向监测测向设备发送测向命令后，X86处理板在控制测向天线开始接收无线电信号的同时，控制电子罗盘开始采集方位信号，并将采集到传输给X86板；
S2002.X86处理板对采集到方位信号进行处理，得到对应的方位角信息。
8.根据权利要求1所述的一种基于飞行器载测向设备的监测测向方法，其特征在于：还包括一个信号源位置确定步骤：监测测向设备在对可疑信号进行测向的过程中，还同时监测可疑信号的强度，并将可疑信号的信号强度通过无线通讯发送给监控终端，监控终端根据最终获得的精确的可疑信号方向和信号强度，分析得到可疑信号源的具体位置。
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