CN112595901A - 一种手持式电磁频谱监测设备及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手持式电磁频谱监测设备及监测方法，所述电磁监测设备包括便携式一体化天线、自组网通信天线、北斗导航天线和手持式主机；所述电磁监测设备的监测方法，包括如下步骤：S1：根据不同的业务需要选择信号监测任务；S2：进行信号检测或信号测向或信号识别或信号协同分析或信号单频分析；S3：分析监测结果。本发明的有益效果：高中低三段天线使用不需要人工手动机械更换，利用电子开关自动高速切换频段，最大程度匹配了手持式电子目标侦察监测的连续性实时性信号接收要求；多人组网工作模式下，侦查不受组网发射信号干扰，且同时能够在自组网发射的同时观察分析同频的侦查信号。
Description
技术领域
本发明涉及电磁频谱监测领域，具体的，涉及一种手持式电磁频谱监测设备及监测方法。
背景技术
目前国内外厂家手持式监测设备都基本上为一代产品，其主要特点为采用天线分段、接收机和天线分离方式，接收机也可作为频谱仪单独使用，频率范围9kHz-18GHz，主要实现单人监测指标性能的达成。
但是现有的电磁频谱监测设备频段覆盖率不高，重量较重，不利于长时间手持，且天线需要分段机械更换，不具备自组网通信的能力。
发明内容
本发明的目的在于，对于上述技术问题，提出一种手持式电磁频谱监测设备及监测方法。
一种手持式电磁频谱监测设备，包括便携式一体化天线、自组网通信天线、北斗导航天线和手持式主机；其中：
所述便携式一体化天线通过接口连接手持式主机，实现目标频段全覆盖；
所述自组网通信天线设置于手持式主机顶部，连接手持式主机内部信号处理单元，进行数据接收和转发；
所述北斗导航天线连接手持式主机底端的导航天线接口，接收定位信号；
所述便携式主机内含多个处理单元，识别并分析监测信号。
优选的，所述便携式一体化天线包括9KHZ-30MHZ天线（1）、30MHZ-6GHZ天线（2）、6GHZ-40GHZ天线（3）、支撑外壳（4）、电子罗盘（5）、手柄（6）和集束射频电缆（7）；其中：
所述9KHZ-30MHZ天线（1）为对称线圈结构，通过微型不锈钢阻尼铰链与支撑外壳固定，检测9KHZ-30MHZ频段内的电磁频谱信号；
所述30MHZ-6GHZ天线（2）为锥形平面结构的对周天线，与支撑外壳连接固定，满足EMC屏蔽性能且能够检测30MHZ-6GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述6GHZ-40GHZ天线（3）为半球形结构，通过安装螺柱连接支撑外壳的射频接口，检测6GHZ-40GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述手柄（6）采用ABS材料和内表面真空金属镀层工艺，包含集束射频电缆（7）、把手（8）、射频接口（9）和螺旋锁套（10），提供天线手持功能的结构件。
优选的，所述手持式主机内包括LCD显示屏、电容触摸屏、键盘电路模块、信号处理模块和高密度射频前端板；其中：
所述高密度射频前端板接收监测到的电磁频谱信息并进行处理，再将处理的信号送往高速采集单元；
所述信号处理模块接收来自北斗导航天线、自组网通信天线、和高密度射频前端板的信号数据，处理后将数据送入对应的输出模块；
所述电容触摸屏提供用户操作管理接口，支持多点触控。
优选的，所述信号处理模块包括：高速采集单元、无线自组网射频前端单元、数字信号处理与分析单元和北斗导航单元；其中：
所述高速采集单元接收来自高密度射频前端板的信号数据，对信号进行模数转换，再输出至数字信号处理与分析单元；
所述无线自组网射频前端单元对接收到的信号进行频率变化、数模转换和增益控制处理，并将处理完成的数据送入数字信号处理与分析单元；
所述数字信号处理与分析单元对接收到的数据信息进行预处理、信号检测和智能分析，输出至显示控制模块；
所述北斗导航单元接收来自北斗导航天线的信号，实现定位。
优选的，所述便携式主机还包括：自组网天线（11）、7寸触控屏（12）、功能按键（13）、开机键（14）、TF卡插槽（15）、3.5mm音频口（16）、MicroUSB口（17）、以太网/调试口（18）、充电口（19）、集束射频接口（20）和导航天线接口盖板（21）。
优选的，所述监测设备工作模式包括单机模式和多人组网工作模式。
优选的，所述自组网通信天线采用单极天线形式，直径为20mm，高度为40mm；所述北斗导航天线横向尺寸为0.15λ，剖面高度为0.034λ，采用电磁耦合馈电增大带宽。
一种手持式电磁频谱监测设备的监测方法，包括如下步骤：
S1：根据不同的业务需要选择信号监测任务；
S2：进行信号检测或信号测向或信号识别或信号协同分析或信号单频分析；
S3：分析监测结果。
本发明的有益效果：采用9kHz~40GHz超宽倍频程一体化手持天线架构，高中低三段天线使用不需要人工手动机械更换，利用电子开关自动高速切换频段，最大程度匹配了手持式电子目标侦察监测的连续性实时性信号接收要求；多人组网工作模式下，侦查不受组网发射信号干扰，且同时能够在自组网发射的同时观察分析同频的侦查信号。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的便携式主机结构图。
图3为本发明的一体化天线结构图。
图4为本发明的手柄结构组成图。
图5为信号检测流程图。
图6为信号识别流程图。
图7为信号测向流程图。
图8为信号单频分析流程图。
图9为信号协同分析流程图。
图中：1-9KHZ-30MHZ天线、2-30MHZ-6GHZ天线、3-6GHZ-40GHZ天线、4-支撑外壳、5-电子罗盘、6-手柄、7-集束射频电缆、8-把手、9-射频接口、10-螺旋锁套、11-自组网天线、12-7寸触控屏、13-功能按键、14-开机键、15-TF卡插槽、16-3.5mm音频口、17-MicroUSB口、18-以太网/调试口、19-充电口、20-集束射频接口、21-导航天线接口盖板、22-上盖、23-下盖、24-主控板、25-射频板、26-电池。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1-图4所示，一种手持式电磁频谱监测设备，包括便携式一体化天线、自组网通信天线、北斗导航天线和手持式主机；其中：
所述便携式一体化天线通过接口连接手持式主机，实现目标频段全覆盖；
所述自组网通信天线设置于手持式主机顶部，连接手持式主机内部信号处理单元，进行数据接收和转发；
所述北斗导航天线连接手持式主机底端的导航天线接口，接收定位信号；
所述便携式主机内含多个处理单元，识别并分析监测信号。
需要理解的是，所述便携式一体化天线包括9KHZ-30MHZ天线（1）、30MHZ-6GHZ天线（2）、6GHZ-40GHZ天线（3）、支撑外壳（4）、电子罗盘（5）、手柄（6）和集束射频电缆（7）；其中：
所述9KHZ-30MHZ天线（1）为对称线圈结构，通过微型不锈钢阻尼铰链与支撑外壳固定，检测9KHZ-30MHZ频段内的电磁频谱信号；
所述30MHZ-6GHZ天线（2）为锥形平面结构的对周天线，与支撑外壳连接固定，满足EMC屏蔽性能且能够检测30MHZ-6GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述6GHZ-40GHZ天线（3）为半球形结构，通过安装螺柱连接支撑外壳的射频接口，检测6GHZ-40GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述手柄（6）采用ABS材料和内表面真空金属镀层工艺，包含集束射频电缆（7）、把手（8）、射频接口（9）和螺旋锁套（10），提供天线手持功能的结构件。
需要理解的是，所述手持式主机内包括LCD显示屏、电容触摸屏、键盘电路模块、信号处理模块和高密度射频前端板；其中：
所述高密度射频前端板接收监测到的电磁频谱信息并进行处理，再将处理的信号送往高速采集单元；
所述信号处理模块接收来自北斗导航天线、自组网通信天线、和高密度射频前端板的信号数据，处理后将数据送入对应的输出模块；
所述电容触摸屏提供用户操作管理接口，支持多点触控。
需要理解的是，所述信号处理模块包括：高速采集单元、无线自组网射频前端单元、数字信号处理与分析单元和北斗导航单元；其中：
所述高速采集单元接收来自高密度射频前端板的信号数据，对信号进行模数转换，再输出至数字信号处理与分析单元；
所述无线自组网射频前端单元对接收到的信号进行频率变化、数模转换和增益控制处理，并将处理完成的数据送入数字信号处理与分析单元；
所述数字信号处理与分析单元对接收到的数据信息进行预处理、信号检测和智能分析，输出至显示控制模块；
所述北斗导航单元接收来自北斗导航天线的信号，实现定位。
需要理解的是，所述便携式主机还包括：自组网天线（11）、7寸触控屏（12）、功能按键（13）、开机键（14）、TF卡插槽（15）、3.5mm音频口（16）、MicroUSB口（17）、以太网/调试口（18）、充电口（19）、集束射频接口（20）和导航天线接口盖板（21）。
需要理解的是，所述监测设备工作模式包括单机模式和多人组网工作模式。
需要理解的是，所述自组网通信天线采用单极天线形式，直径为20mm，高度为40mm；所述北斗导航天线横向尺寸为0.15λ，剖面高度为0.034λ，采用电磁耦合馈电增大带宽。
需要理解的是，所述监测设备使用方法包括：双手一体把握式，双手分离把握式和单手分离携带式。
一种手持式电磁频谱监测设备的监测方法，包括如下步骤：
S1：根据不同的业务需要选择信号监测任务；
S2：进行信号检测或信号测向或信号识别或信号协同分析或信号单频分析；
S3：分析监测结果。
如图5所示，所述信号检测具体包括如下步骤：
步骤一：设置起止频率、步进，执行扫描；
步骤二：清空当前缓存中的信号列表；
步骤三：接收频段扫描数据；
步骤四：从频谱中分析出信号，与当前缓存信号列表进行匹配，同时将新分析出的信号加入到信号缓存中；
步骤五：提取当前信号列表缓存中的信号电平值；
步骤六：输出统计频率、带宽、当前电平和出现次数等信息。
如图6所示，所述信号识别井筒包括如下步骤：
步骤一：设置中心频率、分析带宽，执行单频分析；
步骤二：接收IQ数据；
步骤三：执行FFT分析，得到中频频谱数据；
步骤四：输出中频频谱图、瀑布图；
步骤五：分析信号识别结果数据，与原有识别结果数据进行融合，输出信号识别结果。
如图7所示，所述信号测向具体包括如下步骤：
步骤一：设置中心频率带宽、分析带宽，执行信号测向；
步骤二：接收测向数据、频谱数据、获取GPS数据；
步骤三：地图标注本手持式设备位置；
步骤四：绘制测向线；
步骤五：输出测向示向度和实时频谱。
如图8所示，所述信号单频分析具体包括步骤：
步骤一：设置中心频率、分析带宽、解调方式，执行单频分析；
步骤二：接收IQ数据；
步骤三：执行FFT数据，得到中频频谱数据；
步骤四：统计带内功率、频差、码速率；
步骤五：输出中频频谱图、瀑布图、测量统计结果；
步骤六：解析出音频数据，并播放音频。
如图9所示，所述信号协同分析具体包括如下步骤：
步骤一：设置中心频率、带宽，勾选参与协同分析的其他手持式设备，点击确定，创建协同分析任务；
步骤二：发送任务信息至参与的手持设备；
步骤三：参与协同分析的手持式设备确认参加协同作业；
步骤四：协同作业设备共享数据，在地图上标绘各设备位置及当前示向线；
步骤五：根据各设备发送的数据分析辐射源位置；
步骤六：地图标记辐射源位置；
步骤七：停止协同任务并向协同作业设备发送停止协同分析任务请求。
Claims (8)
1.一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，包括便携式一体化天线、自组网通信天线、北斗导航天线和手持式主机；其中：
所述便携式一体化天线通过接口连接手持式主机，实现目标频段全覆盖；
所述自组网通信天线设置于手持式主机顶部，连接手持式主机内部信号处理单元，进行数据接收和转发；
所述北斗导航天线连接手持式主机底端的导航天线接口，接收定位信号；
所述便携式主机内含多个处理单元，识别并分析监测信号。
2.如权利要求1所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述便携式一体化天线包括9KHZ-30MHZ天线（1）、30MHZ-6GHZ天线（2）、6GHZ-40GHZ天线（3）、支撑外壳（4）、电子罗盘（5）、手柄（6）和集束射频电缆（7）；其中：
所述9KHZ-30MHZ天线（1）为对称线圈结构，通过微型不锈钢阻尼铰链与支撑外壳固定，检测9KHZ-30MHZ频段内的电磁频谱信号；
所述30MHZ-6GHZ天线（2）为锥形平面结构的对周天线，与支撑外壳连接固定，满足EMC屏蔽性能且能够检测30MHZ-6GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述6GHZ-40GHZ天线（3）为半球形结构，通过安装螺柱连接支撑外壳的射频接口，检测6GHZ-40GHZ频段内的电磁频谱信号；
所述手柄（6）采用ABS材料和内表面真空金属镀层工艺，包含集束射频电缆（7）、把手（8）、射频接口（9）和螺旋锁套（10），提供天线手持功能的结构件。
3.如权利要求1所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述手持式主机内包括LCD显示屏、电容触摸屏、键盘电路模块、信号处理模块和高密度射频前端板；其中：
所述高密度射频前端板接收监测到的电磁频谱信息并进行处理，再将处理的信号送往高速采集单元；
所述信号处理模块接收来自北斗导航天线、自组网通信天线、和高密度射频前端板的信号数据，处理后将数据送入对应的输出模块；
所述电容触摸屏提供用户操作管理接口，支持多点触控。
4.如权利要求3所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述信号处理模块包括：高速采集单元、无线自组网射频前端单元、数字信号处理与分析单元和北斗导航单元；其中：
所述高速采集单元接收来自高密度射频前端板的信号数据，对信号进行模数转换，再输出至数字信号处理与分析单元；
所述无线自组网射频前端单元对接收到的信号进行频率变化、数模转换和增益控制处理，并将处理完成的数据送入数字信号处理与分析单元；
所述数字信号处理与分析单元对接收到的数据信息进行预处理、信号检测和智能分析，输出至显示控制模块；
所述北斗导航单元接收来自北斗导航天线的信号，实现定位。
5.如权利要求1所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述便携式主机还包括：自组网天线（11）、7寸触控屏（12）、功能按键（13）、开机键（14）、TF卡插槽（15）、3.5mm音频口（16）、MicroUSB口（17）、以太网/调试口（18）、充电口（19）、集束射频接口（20）和导航天线接口盖板（21）。
6.如权利要求1所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述监测设备工作模式包括单机模式和多人组网工作模式。
7.如权利要求1所述一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，所述自组网通信天线采用单极天线形式，直径为20mm，高度为40mm；所述北斗导航天线横向尺寸为0.15λ，剖面高度为0.034λ，采用电磁耦合馈电增大带宽。
8.一种手持式电磁频谱监测设备的监测方法，采用上述权利要求1-5所述的一种手持式电磁频谱监测设备，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据不同的业务需要选择信号监测任务；
S2：进行信号检测或信号测向或信号识别或信号协同分析或信号单频分析；
S3：分析监测结果。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115616479A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-01-17 | 成都空御科技有限公司 | 一种固定式无人机监测设备及系统 |
| CN115856428A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-28 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种模块化的复杂电磁环境频谱态势感知采集装置 |
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2020
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| CN115856428A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-28 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种模块化的复杂电磁环境频谱态势感知采集装置 |
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