CN106230525A - 一种无线电干扰源定位方法 - Google Patents

Abstract

一种无线电干扰源定位方法，针对传统无线电干扰源定位方法复杂、效率低的问题，研究了基于手持监测接收机的无线电干扰源定位原理，本发明提出了一种新型单点无线电干扰源定位方法，该方法通过一次监测能够快速计算出无线电干扰源的位置；实测结果表明该方法是一种有效的快速无线电干扰源定位方法。

Description

一种无线电干扰源定位方法

技术领域

本发明属于通讯领域的定位方法，具体涉及一种无线电干扰源定位方法。

背景技术

无线电干扰定位利用测向设备确定电磁波来向，从而确定无线电信号发射源的方位。它是一门综合性学科，广泛结合雷达原理、雷达信号处理、通信原理、计算机技术、数字信号处理等学科。在军事领域，对港口、机场、军舰和导弹发射阵地等军事设施装备的无线电设备进行侦察定位，实施针对性电子干扰和军事打击具有重要的应用；在民用领域，可在交通管制、生命救援、无线电频谱管理等方面发挥着重要作用。

随着我国经济的快速发展各行各业的发展对无线电依赖程度也在加大，无线电干扰可能会对航空通信、交通、电信、广播电视等行业系统的正常产生造成干扰，甚至会发生严重危及国家和人民生命财产的事故，给社会生活带来不利影响。因此，精准查找无线电干扰源位置，计算干扰信号强度的大小，掌握干扰源的频率、强度、方向等指标是否符合国家规定标准要求，有着重要的意义。而传统无线电干扰源定位方法复杂、效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服传统无线电干扰源定位方法复杂、效率低的缺点，提供一种通过一次监测能够快速计算出无线电干扰源的位置的无线电干扰源定位方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一步，传播距离计算

设地球半径为R₀，发射天线A和接收天线B的高度分别为h₁和h₂，连接AB，其延长线与地球表面相切于E点，则AE即为直射波所能到达的最远距离；在直角三角形AEO中，

$\begin{array}{c}AE=\sqrt{{\mathrm{AO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_1)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}\end{array}$

在直角三角形BEO中，

$\begin{array}{c}BE=\sqrt{{\mathrm{BO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_2)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，上两式中略去和得：

$AE=\sqrt{2R_0{h}_1}$

$BE=\sqrt{2R_0{h}_2}$

则视线距离d(单位为km)为

$\begin{array}{c}d=AE-BE\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}-\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\\ =\sqrt{2R_0+h_1}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0+h_2}\·\sqrt{h_2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，所以

$\begin{array}{c}d=\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_2}\\ =\sqrt{2R_0}(\sqrt{h_1}-\sqrt{h_2})\end{array}$

h₁、h₂单位为米，R₀单位为千米，则，

$d=\sqrt{2R_0}(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

将R₀＝6370km带入，则

$d=112.9(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

第二步，自由空间传播损耗计算

当发射天线与接收天线的增益系数G_T＝G_A＝1时，发射天线的输入功率即发射功率与接收天线的输出功率即接收功率之比，即：

$L=\frac{P_T}{P_A}={\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2$

若以分贝(dB)表示：

$L=10\lg \frac{P_T}{P_A}=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)$

或

L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)

其中，f单位为MHz；

第三步，无线电干扰源定位

设P′_T、P′_A为发射功率和接收功率的分贝表示形式，则

P′_T＝10lgP_T

P′_A＝10lgP_A

把P′_T＝10lgP_T，P′_A＝10lgP_A代入得：

L＝P′_T-P′_A

代入L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)得：

P′_T-P′_A＝32.45+20lg(f/MHz)+20lg(d₀)

使用监测接收机来测干扰，干扰频率f已知，接收功率P′_A已知，根据已知的不同型号的发射机型号，得出发射功率P′_T，并通过上式计算出不同的发射端与接收端之间的距离d₀值；

由于接收天线高度h₂已知，根据计算出的d₀值，在该地区的等高线地形图得出发射天线A即干扰源高度h₁；

把h₁和h₂代入可得出距离d，比较d和d₀的值：

如果d＝d₀，则表示结果正确，找到干扰源的位置；

如果d≠d₀，则需重新根据P′_T-P′_A＝32.45+20lg(f/MHz)+20lg(d₀)，计算其他可能的值，直到d＝d₀。

本发明基于手持监测接收机的无线电干扰源定位原理，提出了一种快速单点无线电干扰源定位方法，该方法通过一次监测能够快速计算出无线电干扰源的位置。实测结果表明该方法是一种有效的快速无线电干扰源定位方法。

附图说明

图1是视距传播示意图。

图2是等高线地形图。

图3是监测接收机测得的干扰信号功率电平图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

第一步，计算传播距离

由于地球是球形的，故当地面上的收发天线高度确定后，就有一相应的视线所能达到的最远距离，如图1所示。设发射天线A和接收天线B的高度分别为h₁和h₂，连接AB，其延长线与地球表面相切于E点，则AE即为直射波所能到达的最远距离。

设地球半径为R₀，天线高度分别为h₁和h₂，则在直角三角形AEO中，

$\begin{array}{c}AE=\sqrt{{\mathrm{AO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_1)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}\end{array}$

在直角三角形BEO中，

$\begin{array}{c}BE=\sqrt{{\mathrm{BO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_2)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，上两式中可以略去和得：

$AE=\sqrt{2R_0{h}_1}$

$BE=\sqrt{2R_0{h}_2}$

则视线距离d(单位为km)为

$\begin{array}{c}d=AE-BE\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}-\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\\ =\sqrt{2R_0+h_1}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0+h_2}\·\sqrt{h_2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，所以

$\begin{array}{c}d=\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_2}\\ =\sqrt{2R_0}(\sqrt{h_1}-\sqrt{h_2})\end{array}$

h₁、h₂单位为米，R₀单位为千米，则，

$d=\sqrt{2R_0}(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

将R₀＝6370km带入，则

$d=112.9(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

第二步，自由空间传播损耗计算

自由空间传播损耗L是用在自由空间中两个理想点源天线(增益系数G＝1的天线)之间的传播损耗来定义的，它表示在自由空间中，当发射天线与接收天线的增益系数G_T＝G_A＝1时，发射天线的输入功率(发射功率)与接收天线的输出功率(接收功率)之比，即

$L=\frac{P_T}{P_A}={\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2$

若以分贝(dB)表示：

$L=10lg\frac{P_T}{P_A}=20lg\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)$

或

L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)

其中，f单位为MHz。

第三步，无线电干扰源定位

参见图2，设P′_T、P′_A为发射功率和接收功率的分贝表示形式，则

P′_T＝10lgP_T

P′_A＝10lgP_A

把P′_T＝10lgP_T，P′_A＝10lgP_A代入得：

L＝P′_T-P′_A

代入L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)得：

P′_T-P′_A＝32.45+20lg(f/MHz)+20lg(d₀)

使用监测接收机(如：罗德施瓦茨的PR100)来测量干扰，干扰频率f已知，接收功率P′_A已知，可以根据已知的不同型号的发射机型号，得出发射功率P′_T，并通过式上式计算出不同的发射端与接收端之间的距离d₀值。

由于接收天线高度h₂已知，可以根据计算出的d₀值，在该地区的等高线地形图得出发射天线A即干扰源高度h₁；

把h₁和h₂代入可得出距离d，比较d和d₀的值：

如果d＝d₀，则表示结果正确，找到干扰源的位置。

如果d≠d₀，则需重新根据P′_T-P′_A＝32.45+20lg(f/MHz)+20lg(d₀)，计算其他可能的值，直到d＝d₀。

参见图3，监测接收机测得的干扰信号功率电平图

发明人在国家授时中心西安场区和国家授时中心骊山天文站之间建立测试链路，在骊山上放置信号源，用全向天线发射单音信号，用监测接收机接收，已知国家授时中心西安场区的海拔高度为h₂＝550米，信号频率f＝1000MHz，监测接收机测得信号强度P′_A＝-110.2dBm，代入式P′_T-P′_A＝32.45+20lg(f/MHz)+20lg(d₀)中。

P′_T-(-110.2)＝32.45+20lg(1000)+20lg(d₀)

P′_T＝-17.75+20lg(d₀)

假设发射机功率为11dBm，代入P′_T＝-17.75+20lg(d₀)得，d₀＝27.4km，在等高线地图上根据d₀查找得出h₁＝850，把h₁和h₂代入算出d＝20.4km，d≠d₀，所以本次计算的干扰源位置不正确。

假设发射机功率为12dBm，代入P′_T＝-17.75+20lg(d₀)得，d₀＝30.7km，在等高线地图上根据d₀查找得出h₁＝1050，把h₁和h₂代入算出d＝31.2km，此时d与d₀比较接近，误差小于1km，所以结合本次计算的距离，能够找到干扰源的正确位置。

Claims (1)

1.一种无线电干扰源定位方法，其特征在于：

第一步，传播距离计算

设地球半径为R₀，发射天线A和接收天线B的高度分别为h₁和h₂，连接AB，其延长线与地球表面相切于E点，则AE即为直射波所能到达的最远距离；在直角三角形AEO中，

$\begin{array}{c}AE=\sqrt{{\mathrm{AO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_1)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}\end{array}$

在直角三角形BEO中，

$\begin{array}{c}BE=\sqrt{{\mathrm{BO}}^2-{\mathrm{EO}}^2}=\sqrt{{(R_0+h_2)}^2-R_0^2}\\ =\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，上两式中略去和得：

$AE=\sqrt{2R_0{h}_1}$

$BE=\sqrt{2R_0{h}_2}$

则视线距离d(单位为km)为

$\begin{array}{c}d=AE-BE\\ =\sqrt{2R_0{h}_1+h_1^2}-\sqrt{2R_0{h}_2+h_2^2}\\ =\sqrt{2R_0+h_1}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0+h_2}\·\sqrt{h_2}\end{array}$

由于R₀＞＞h₁，R₀＞＞h₂，所以

$\begin{array}{c}d=\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_1}-\sqrt{2R_0}\·\sqrt{h_2}\\ =\sqrt{2R_0}\left(\sqrt{h_1}-\sqrt{h_2}\right)\end{array}$

h₁、h₂单位为米，R₀单位为千米，则，

$d=\sqrt{2R_0}(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

将R₀＝6370km带入，则

$d=112.9(\sqrt{h_1/1000}-\sqrt{h_2/1000})$

第二步，自由空间传播损耗计算

当发射天线与接收天线的增益系数G_T＝G_A＝1时，发射天线的输入功率即发射功率与接收天线的输出功率即接收功率之比，即：

$L=\frac{P_T}{P_A}={\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2$

若以分贝(dB)表示：

$L=10\lg \frac{P_T}{P_A}=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)$

或

L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)

其中，f单位为MHz；

第三步，无线电干扰源定位

设P′_T、P′_A为发射功率和接收功率的分贝表示形式，则

$P_T^{\′}=10\lg P_T$

$P_A^{\′}=10\lg P_A$

把 代入得：

$L=P_T^{\′}-P_A^{\′}$

代入L＝32.45+20lg(f)+20lg(d₀)得：

$P_T^{\′}-P_A^{\′}=32.45+20\lg (f/MHz)+20\lg \left(d_0\right)$

使用监测接收机来测干扰，干扰频率f已知，接收功率已知，根据已知的不同型号的发射机型号，得出发射功率并通过上式计算出不同的发射端与接收端之间的距离d₀值；

由于接收天线高度h₂已知，根据计算出的d₀值，在该地区的等高线地形图得出发射天线A即干扰源高度h₁；

把h₁和h₂代入可得出距离d，比较d和d₀的值：

如果d＝d₀，则表示结果正确，找到干扰源的位置；

如果d≠d₀，则需重新根据计算其他可能的值，直到d＝d₀。