CN106100765A - 无线电监测测向系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种无线电监测测向系统，所述系统包括：全向天线、一分三功分器、九单元测向天线、九单元信号切换模块以及监测测向主机，其中，所述九单元测向天线与所述九单元信号切换模块信号连接，所述九单元信号切换模块与所述监测测向主机信号连接，所述全向天线与所述一分三功分器输入端口连接，所述一分三功分器的多个输出端口与所述监测测向主机连接。

Description

无线电监测测向系统

技术领域

本发明涉及无线电测向领域，具体而言，涉及一种无线电监测测向系统。

背景技术

GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，GSM-R属于专用移动通信的一种，专用于铁路的日常运营管理。

随着我国无线电事业的发展，无线电频谱资源日趋紧张，无线电干扰事件日趋增多，尤其是这些年高铁技术的突飞猛进，GSM-R通信干扰时有发生。通过无线电监测测向来查找定位干扰源以及对无线电进行测向显得越来越重要，于是需要对无线电多信号同时进行监测或者测向，这就对无线电监测测向提出了更高的挑战。在无线电管理中我们经常遇到受干扰用户通信不允许中段(如机场的通信导航频率、公共通信以及GSM-R信号)、使用多基站发射设备(如寻呼、蜂窝公共通信网以及GSM-R)以及在同一频率同时出现多点发射信号时，常规的测向技术(如逼近测向、相关干涉仪测向)难以做到同频识别和分离。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无线电监测测向系统，通过监测测向主机对九单元测向天线接收的信号实现无线电信号的测向，监测测向主机对全向天线接收的信号实现对GSM-R的干扰类型的确定，以改善现有技术中难以做到同频识别和分离以致对干扰信号的类型确定以及无线电信号测向不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线电监测测向系统，其特征在于，所述系统包括：全向天线、一分三功分器、九单元测向天线、九单元信号切换模块以及监测测向主机，其中，所述九单元测向天线与所述九单元信号切换模块信号连接，所述九单元信号切换模块与所述监测测向主机信号连接，所述全向天线与所述一分三功分器输入端口连接，所述一分三功分器的多个输出端口与所述监测测向主机连接，所述全向天线以及所述九单元测向天线用于接收无线电信号，所述九单元信号切换模块用于对从九单元测向天线输入的多个频段的测向信号进行切换输出到所述监测测向主机，所述监测测向主机用于通过测向算法对从九单元信号切换模块输入的测向信号进行测向，所述监测测向主机还用于从所述一分三功分器接收GSM-R频段上行信号、GSM-R频段下行信号以及全频段信号，并根据接收到的信号确定对GSM-R信号的干扰类型。

本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的无线电监测测向系统，通过九单元测向天线以及全向天线接收无线电信号，九单元信号切换模块对九单元测向天线接收到的各个方向的多频段信号进行频段切换输入到监测测向主机，监测测向主机对从九单元信号切换模块输入的信号通过算法进测向，一分三功分器将全向天线接收的信号分成三路输出到监测测向天线，监测测向天线从一分三功分器的输出端口分别接收GSM-R频段上行信号、GSM-R频段下行信号以及全频段信号，并根据接收到的信号确定对GSM-R信号的干扰类型。本发明实施例提供的无线电监测测向系统，实现了对无线电信号的测向以及干扰类型的确定，以便于查找定位GSM-R信号的干扰源。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的无线电监测测向系统的一种结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的监测测向主机的一种结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的无线电监测测向系统的另一种结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的无线电监测测向系统的又一种结构示意图。

具体实施方式

为寻找对无线电信号的干扰源，确定作为干扰信号的无线电信号的类型以及方向极其重要。现有的测向方法通常无法满足在受干扰用户通信不允许中段、使用多基站发射设备或者在同一频率同时出现多点发射信号时实现同频识别和分离，确定干扰信号的类型以及信号源的方向。

鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种无线电监测测向系统以改善现有问题。该无线电监测测向系统的监测测向主机分别对九单元测向天线以及全向天线接收的信号进行分析处理，获得对GSM-R信号的干扰源以及干扰源的方向。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例提供的无线电监测测向系统100，该无线电监测测向系统100包括全向天线110、一分三功分器120、九单元测向天线130、九单元信号切换模块140以及监测测向主机150。

请参见图1，在该系统100中，所述九单元测向天线130与所述九单元信号切换模块140信号连接，所述九单元信号切换模块140与所述监测测向主机150信号连接，即九单元测向天线130连接于九单元信号切换模块140的输入端口，监测测向主机150连接于九单元信号切换模块140的输出端口。

在本实施例中，所述九单元测向天线130用于接收无线电信号。其中，九单元测向天线130接收的为多个频段的无线电信号。九单元测向天线130将接收到的无线电信号转换为作为测向信号的电信号，发送给与九单元测向天线130连接的九单元信号切换模块140。所述九单元信号切换模块140用于接收到九单元测向天线130的对应多个频段的无线电信号的测向信号后，对从九单元测向天线130输入的多个频段的测向信号进行切换输出到所述监测测向主机150。并且，所述监测测向主机150用于通过测向算法对从九单元信号切换模块140输入的测向信号进行测向。

进一步的，本发明实施例提供的九单元测向天线130为三层的天线阵列。该九单元测向天线130的三层天线阵列在竖直方向上排列，可以理解的，该竖直方向指的是当该九单元测向天线130处于使用状态时的竖直方向上。并且，每一层的天线阵列均由九根无源垂直偶极子天线组成，形成九单元天线阵列。本实施例中，每一层的九单元无源垂直偶极子天线形成的阵列为圆形阵列，在同一水平面从圆心向周围辐射，均匀设置，均匀接收各方向的无线电信号。九单元测向天线130的天线阵列很好地解决了各天线阵子间互偶的问题，排除了天线间的耦合和相位模糊。

并且，九单元测向天线130的三层形成的圆形阵列的直径从最底层到最顶层依次减小，相应的，从最底层到最顶层的单元偶极子长度也依次减小，即最底层的单元偶极子的长度大于中间层的单元偶极子的长度，中间层的单元偶极子的长度大于最顶层的单元偶极子的长度。同时，在同一层，单元偶极子长度相等。优选的，在本实施例中，直径最大的圆形阵列的直径为1.5米，单元偶极子长度为0.9米。

本实施例中的单元偶极子即为一根无源垂直偶极子天线。并且，优选的，无源垂直偶极子天线的阻抗为50Ω，接口形式为SMA插头。

在本实施例中，九单元测向天线130的三层天线阵列对应三个频段，即每一层天线阵列接收不同频段的无线电信号。具体的，可以是，最底层的天线阵列接收20MHz—200MHz频段的A波段无线电信号，中间层的天线阵列接收200MHz—1000MHz频段的B波段无线电信号，最顶层的天线阵列接收1000MHz—3600MHz频段的C波段无线电信号，于是，该九单元测向天线130可以接收的无线电信号整个频段为20MHz—3600MHz。

由于九单元测向天线130将接收到的无线电信号发送给九单元信号切换模块140，则使该九单元信号切换模块140的工作频率为20MHz—3600MHz，以与九单元测向天线130接收的无线电信号频段相对应。

本实施例提供的九单元信号切换模块140的具体结构可以包括三组第一测向输入接口，9个测向输出接口，一个控制接口。

其中，三组第一测向输入接口与九单元测向天线130的三个圆形阵列分别对应，每一组第一测向输入接口对应一层形成圆形阵列的天线阵列，例如，三组第一测向输入接口分别为第一组、第二组、第三组，第一组可以对应最底层圆形阵列，第二组可以对应中间层圆形阵列，第三组可以对应最顶层圆形阵列。

并且，每一组的第一测向输入接口包括9个，每一层的第一测向输入接口与对应层的圆形阵列的9个无源垂直偶极子分别一一对应连接。

同时，九单元信号切换模块140的9个测向输出接口的每个测向输出接口对应三个在不同组的第一测向输入接口，即每个测向输出接口对应三个第一测向输入接口，并且，对应的三个第一测向输入接口属于不同组，例如，第一个测向输出接口对应第一组的第一个测向输入接口、第二组的第一个测向输入接口以及第三组的第一个测向输入接口。优选的，每个测向出接口对应的三个测向输入接口连接的三个无源垂直偶极子为朝向同一方向的无源垂直偶极子。

在本实施例中，每个测向输出接口可以输出其对应的测向输入接口输入的测向信号。对于测向输出接口具体输出由哪一个测向输入接口输入的测向信号，可以通过控制接口进行控制。在本实施例中，控制接口与9个测向输出接口电性连接，用于控制测向输出接口输出信号的切换，即控制每个测向输出接口输出对应的三个测向输入接口的输入信号中的一个。可以理解的，由于九单元测向天线130的每一层接收的频段不同，则测向输出接口对应的三个测向输入接口输入的测向信号对应不同的频段，通过控制接口的控制，使每个测向输出接口接收的三个频段可以根据需要切换输出。

在本实施例中，从九单元信号切换模块140的9个测向输出接口输出的测向信号被输入到监测测向主机150。对应的，在本实施例中，该监测测向主机150包括9个第二测向输入接口，与所述九单元信号切换模块140的9个测向输出接口分别对应连接，所述监测测向主机150的每个第二测向输入接口用于接收对应的九单元信号切换模块140的测向输出接口输出的信号。

进一步的，如图2所示，监测测向主机150可以包括九通道零频接收机154，测测向主机150的9个第二测向输入接口设置于该九通道零频接收机154，用于接收九单元信号切换模块140的测向输出接口输出的信号。

另外，如图1所示，本实施例中的全向天线110与所述一分三功分器120输入端口连接，所述一分三功分器120的多个输出端口与所述监测测向主机150连接。该全向天线110用于接收无线电信号，并输出到一分三功分器120，一分三功分器120用于将接收到的信号分为三路信号输出到监测测向主机150。

具体的，在本实施例中，全向天线110可以是水平面内无方向性的无源双锥天线，并且，本实施例的全向天线110的工作频率范围为20MHz—3600MHz，可以接收20MHz—3600MHz频段的无线电信号。

进一步的，本实施例提供的全向天线110的输出阻抗可以为50Ω，接口形式为N型插座。在一种具体的实施方式中，全向天线110的尺寸可以是底部直径0.5米，高度0.3米，当然，全向天线110的具体尺寸以及输出阻抗并不作为本实施例的限定，也可以是其他。

本实施例提供的一分三功分器120，包括一个输入端口和三个输出端口，用于将全向天线110接收的无线电信号分成三路。可以理解的，全向天线110将接收的无线电信号转换为功率输出到一分三功分器120，则一分三功分器120将从输入端口输入的对应接收的无线电信号的功率分为三路，输出到监测测向主机150的信号为无线电信号对应的功率信号。

进一步的，本实施例提供的监测测向主机150包括GSM-R上行接收机151、GSM-R下行接收机152以及全向接收机153，分别接收一分三功分器120输出的三路信号。其中，GSM-R上行接收机151包括上行端口，GSM-R下行接收机152包括下行端口，所述全向接收机153包括全向端口。一分三功分器120的三个输出端口分别和上行端口、下行端口以及全向端口连接，用于将三路输出信号分别输出到GSM-R上行接收机151、GSM-R下行接收机152以及全向接收机153。在本实施例中，监测测向主机150的上行端口、下行端口、全向端口以及接收九单元信号切换模块140的信号的9个第二测向输入接口之间相互独立，互不影响。

具体的，所述GSM-R上行接收机151用于接收GSM-R频段上行信号，所述GSM-R下行接收机152用于接收GSM-R频段下行信号，所述全向接收机153用于接收全向天线110接收的全频段信号。即GSM-R上行接收机151的上行端口接收一分三功分器120的对应输出端口输出的信号中的GSM-R频段上行信号，GSM-R下行接收机152的下行端口接收一分三功分器120的对应输出端口输出的信号中的GSM-R频段下行信号，全向接收机153的全向端口接收一分三功分器120的对应输出端口输出的信号中的全频段信号。通常的，GSM-R上行频段信号为885～889MHz，下行频段信号为930～934MHz，该全频段信号为相应的输出端口对应输出的频段范围。

进一步的，在本实施例中，监测测向主机150还包括处理器155，其中，如图2所示，GSM-R上行接收机151、GSM-R下行接收机152、全向接收机153以及九通道零频接收机154分别与处理器155电性连接。

处理器155可以对GSM-R上行接收机151、GSM-R下行接收机152以及全向接收机153接收到的信号进行处理，可以是对GSM-R信号以及与GSM-R信号相邻频段的CDMA信号、GSM信号进行监测分析以及解码，根据接收到的信号确定对GSM-R信号的干扰类型，如可能是GSM-R同频干扰、邻频干扰、GSM互调、CDMA带外干扰、跳频或突发干扰、噪声干扰、不明干扰等。

另外，监测测向主机150的处理器155还可以对从九单元信号切换模块140输入到该监测测向主机150的测向信号进行处理。监测测向主机150处理的测向信号为数字信号，该处理可以包括采用数字信号处理技术，空间谱估计、超分辨率和超高速测向技术，以及其他测向算法，如MUSIC多信号分类法，来实现对垂直极化的无线电通信信号的高分辨率测向，实现对同信道中，同时存在的多个信号同时测向。

进一步的，如图3所示，在本实施例中，还可以包括移动终端170.该移动终端170和监测测向主机150信号连接，所述监测测向主机150可以向所述移动终端170发送确定的GSM-R信号的干扰类型以及测向的结果，所述移动终端170可以用于对接收到的干扰类型以及测向的结果进行显示，以使用户根据移动终端170的显示获知对GSM-R信号产生干扰的干扰类型以及对无线电的监测测向结果。

该移动终端170可以是手机、电脑以及其他智能终端设备，在本实施例中并不作为限制。

进一步的，如图4所示，在本实施例中，还可以包括电源模块160，该电源模块160分别与所述一分三功分器120、九单元信号切换模块140以及监测测向主机150电性连接，用于为所述一分三功分器120、九单元信号切换模块140以及监测测向主机150供电。当然，电源模块160的数量也可以不止为一个，可以设置多个电源模块160，用于分别对一分三功分器120以及监测测向主机150供电。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种无线电监测测向系统，其特征在于，所述系统包括：全向天线、一分三功分器、九单元测向天线、九单元信号切换模块以及监测测向主机，其中，

所述九单元测向天线与所述九单元信号切换模块信号连接，所述九单元信号切换模块与所述监测测向主机信号连接，所述全向天线与所述一分三功分器输入端口连接，所述一分三功分器的多个输出端口与所述监测测向主机连接，

所述全向天线以及所述九单元测向天线用于接收无线电信号，所述九单元信号切换模块用于对从九单元测向天线输入的多个频段的测向信号进行切换输出到所述监测测向主机，所述监测测向主机用于通过测向算法对从九单元信号切换模块输入的测向信号进行测向，所述监测测向主机还用于从所述一分三功分器接收GSM-R频段上行信号、GSM-R频段下行信号以及全频段信号，并根据接收到的信号确定对GSM-R信号的干扰类型。

2.根据权利要求1所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述监测测向主机包括GSM-R上行接收机、GSM-R下行接收机、全向接收机以及处理器，所述GSM-R上行接收机用于接收GSM-R频段上行信号，所述GSM-R下行接收机用于接收GSM-R频段下行信号，所述全向接收机用于接收全向天线接收的全频段信号。

3.根据权利要求2所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述GSM-R上行接收机包括上行端口，所述GSM-R下行接收机包括下行端口，所述全向接收机包括全向端口，所述一分三功分器的三个输出端口分别与所述上行端口、所述下行端口以及所述全向端口连接，所述GSM-R上行接收机、GSM下行接收机以及全向监测接收机分别和处理器电性连接。

4.根据权利要求2所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述监测测向主机的处理器还用于通过测向算法对九单元信号切换模块输出的测向信号进行测向。

5.根据权利要求1所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述九单元测向天线包括竖直排列的三层，每层均由九根无源垂直偶极子天线组成圆形阵列，三层圆形阵列从最底层到最顶层直径依次减小，单元偶极子的长度依次减小。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，形成的三个圆形阵列对应三个频段，分别为：最底层接收A波段，为20MHz—200MHz，中间层接收B波段，为200MHz—1000MHz，最顶层接收C波段，为1000MHz—3600MHz，所述九单元信号切换模块的工作频率为20MHz—3600MHz，所述全向天线的工作频率为20MHz—3600MHz。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述九单元信号切换模块包括三组第一测向输入接口，9个测向输出接口，一个控制接口，所述监测测向主机包括9个第二测向输入接口，其中，所述三组第一测向输入接口与九单元测向天线的三个圆形阵列分别对应，每组第一测向输入接口包括9个第一测向输入接口，与对应圆形阵列的9个无源垂直偶极子分别连接，所述9个测向输出接口的每个测向输出接口对应三个不同组的第一测向输入接口，与所述监测测向主机的9个第二测向输入接口分别对应连接，所述控制接口用于控制测向输出接口输出信号的切换。

8.根据权利要求1所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述全向天线为水平面内无方向性的无源双锥天线。

9.根据权利要求1所述的无线电监测测向系统，其特征在于，所述全向天线的输出阻抗50Ω，接口形式为N型插座，所述九单元测向天线由无源垂直偶极子天线组成，每根无源垂直偶极子天线的阻抗为50Ω，接口形式为SMA插头。

10.根据权利要求1所述的无线电监测测向系统，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端与所述监测测向主机信号连接，所述监测测向主机还用于向所述移动终端发送确定的干扰类型以及测向的结果，所述移动终端用于接收并显示所述干扰类型以及测向的结果。