專(zhuān)利名稱(chēng)：船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于通信技術(shù)中的陣列信號(hào) 數(shù)字處理測(cè)向技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水上無(wú)線電通信頻率是一種寶貴的自然資源，建立合理有序的、無(wú)干擾的 無(wú)線電通信環(huán)境，是進(jìn)行水上通信，尤其是遇險(xiǎn)安全通信的基礎(chǔ)。無(wú)線電通信 秩序必須進(jìn)行科學(xué)有序的管理。為維護(hù)水上無(wú)線電通信秩序，建立和保持良好 的水上無(wú)線電安全通信工作環(huán)境，對(duì)水上遇險(xiǎn)安全通信頻段實(shí)施監(jiān)控，對(duì)重點(diǎn) 干擾源進(jìn)行排查和濾除，有必要為海事部門(mén)研制專(zhuān)用的船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在解決專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的水上
監(jiān)測(cè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)水上公共通信、遇險(xiǎn)和救援通信用共58個(gè)信道(含第16CH 引航信道)的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)非法電臺(tái)、干擾信號(hào)源進(jìn)行測(cè)向定位和排査。船載 站和陸基站之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸選用抗干擾和糾錯(cuò)能力強(qiáng)的VHF數(shù)傳電臺(tái)來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣的信號(hào)輸出 端接電旋開(kāi)關(guān)單元的第一信號(hào)輸入端，電旋開(kāi)關(guān)單元的信號(hào)輸出端接RF放大 器模塊的信號(hào)輸入端，RF放大器模塊的信號(hào)輸出端接板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)的 信號(hào)輸入端，RF放大器模塊的信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊的第一信
號(hào)輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)的信號(hào)輸入/輸出端接嵌入式計(jì)算機(jī)系
統(tǒng)的第一信號(hào)輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第二信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)
測(cè)向處理模塊的第二信號(hào)輸入/輸出端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用綜合一體化設(shè)計(jì)、中頻信號(hào)DSP技術(shù)和模塊化組合， 配置簡(jiǎn)潔實(shí)用；內(nèi)置嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊輕便；采用輕型可搬移式無(wú) 源相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣，很好地解決了各天線陣元間的互耦問(wèn)題，排除了單 元天線間耦合和相位模糊；采用了具有放大、直通、衰減三種功能的放大器， 可自動(dòng)切換，擴(kuò)大了接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用范圍；配備板卡式雙信道監(jiān)測(cè)測(cè)向接 收機(jī)，監(jiān)測(cè)和測(cè)向能分時(shí)進(jìn)行，在不需要測(cè)向時(shí)，可轉(zhuǎn)為無(wú)線電監(jiān)測(cè)；專(zhuān)門(mén)研 發(fā)了專(zhuān)用于船載監(jiān)測(cè)設(shè)備的修正補(bǔ)償算法軟件，可實(shí)現(xiàn)在多自由度急速運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)下的監(jiān)測(cè)測(cè)向；與電子海圖和船舶識(shí)別系統(tǒng)緊密結(jié)合，更能滿足水上海上監(jiān) 測(cè)的特點(diǎn)和需要。


附圖l是本發(fā)明電原理框圖
附圖2是高、低端電旋開(kāi)關(guān)電原理框圖(以一組電旋開(kāi)關(guān)為例) 附圖3是三功能RF放大器電原理框圖
附圖4是功率分配器以1: 2分配器為例的結(jié)構(gòu)框圖
附圖5是船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣示意圖
圖中的1是船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線、2是電旋開(kāi)關(guān)單元、3是RF放大器
模塊、4是監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)、5是監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊、6是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、
7是電源模塊交流、直流(配備電池)、9是五單元無(wú)源垂直極化偶極子天線陣
G0 500MHz)、 8是避雷針。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖l，其結(jié)構(gòu)包括船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣l、電旋開(kāi)關(guān)單元2、
RF放大器模塊3、板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)4、監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊5、嵌入式計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)6，以及電源模塊7。其中船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣1的信號(hào)輸出 端接電旋開(kāi)關(guān)單元2的第一信號(hào)輸入端，電旋開(kāi)關(guān)單元2的信號(hào)輸出端接RF 放大器模塊3的信號(hào)輸入端，RF放大器模塊3的信號(hào)輸出端接板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向 接收機(jī)4的信號(hào)輸入端，RF放大器模塊3的信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)測(cè)向處理 模塊5的第一信號(hào)輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)4的信號(hào)輸入/輸出端 接嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6的第一信號(hào)輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6的第二 信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊5的第二信號(hào)輸入/輸出端。
所述的船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣1，由五付可收放的無(wú)源垂直極化偶極 子(直徑16mm)組成，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時(shí)展開(kāi)，陣列直徑約 1500mm，單元偶極子長(zhǎng)度約800mm，上端安裝有避雷針，天線陣總高度為1600mm, 阻抗為50Q，接口為N型插座。
電旋開(kāi)關(guān)單元2，其工作頻率為30MHz 500MHz，它受監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊5 的控制和供電，內(nèi)部包括SW-5/2-ML低端電旋開(kāi)關(guān)和SPL-1/5功率分配器。它 相當(dāng)于一個(gè)高頻電子開(kāi)關(guān)，有5個(gè)信號(hào)輸入端、2個(gè)信號(hào)輸出端、l個(gè)控制/供 電端口、l個(gè)自校信號(hào)輸入端和l個(gè)自校信號(hào)輸出端，它受控同時(shí)打通某兩路 信號(hào)通道(分為主路、輔路)和自校信號(hào)通道。SPL-1/5功率分配器是把自校 信號(hào)分成5路，引入電旋開(kāi)關(guān)，用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自校。其工作原理是當(dāng)控制 電壓V1、V2加電，二極管D1-D3導(dǎo)通時(shí)，來(lái)自機(jī)載測(cè)向天線陣列1的信號(hào)就 可傳到節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)控制電壓V2、 V3加電，二極管D4-D6導(dǎo)通時(shí)，自校信號(hào)就可 傳到節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)控制電壓V4、 V5加電，二極管D7-D9導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的信號(hào)就 可從主路輸出；當(dāng)控制電壓V6、 V7加電，二極管D10-D12導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的
信號(hào)就可從輔路輸出(如圖2所示)。
RF放大器模塊3，包括兩個(gè)寬頻帶低噪聲三功能放大器，工作頻率為 30MHz 500MHz，具有放大、直通、衰減三種功能，在使用中根據(jù)實(shí)際需要由 軟件設(shè)定。分別對(duì)來(lái)自電旋開(kāi)關(guān)單元2的主、輔路信號(hào)進(jìn)行處理。它們各有l(wèi) 個(gè)控制/供電端、l個(gè)輸入端、l個(gè)輸出端。放大器由A高頻繼電器、B高頻繼 電器、放大電路、衰減電路和電源組成，高頻繼電器(型號(hào)RF303-12)、放大 器中的放大管(型號(hào)ERA-51SM)。 +12V電源受軟件控制分別加到A高頻繼電 器和B高頻繼電器上。當(dāng)A高頻繼電器加電，而B(niǎo)高頻繼電器不加電時(shí)，輸入 信號(hào)經(jīng)放大電路后得到線性放大，再經(jīng)B高頻繼電器的直通部分輸出。即為"放 大"。當(dāng)A高頻繼電器不加電，而B(niǎo)高頻繼電器加電時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)A高頻繼 電器的直通部分后到達(dá)B高頻繼電器的衰減電路，經(jīng)衰減后輸出。即為"衰減"。 當(dāng)A高頻繼電器和B高頻繼電器都不加電時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)A高頻繼電器和B高 頻繼電器的直通部分輸出。即為"直通"。故該放大器具有"直通、放大、衰 減"三功能。
監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)4，由兩個(gè)板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)(J0601)組成。對(duì)來(lái)自 RF放大器模塊3的信號(hào)進(jìn)行變頻、解調(diào)、解碼(可對(duì)不同頻域、調(diào)制域、時(shí)域 的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)量)，輸出包含頻率、幅度、頻偏、調(diào)制度、帶寬、電平、 頻譜圖像等的數(shù)字監(jiān)測(cè)信息和包含信號(hào)相位和幅度特性的數(shù)字測(cè)向信號(hào)。測(cè)向 時(shí)，兩個(gè)信道同時(shí)工作，共用一個(gè)本振源，相位一致性好，可保證相關(guān)干涉儀 測(cè)向系統(tǒng)的高精度和高靈敏度；當(dāng)不需要測(cè)向時(shí)，其中一個(gè)信道即轉(zhuǎn)為監(jiān)測(cè)用。 它通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)通訊。本實(shí)施例中選用江西省九江市713廠的J0601數(shù)字 式測(cè)向接收機(jī)，該接收機(jī)為板卡式，采用PCI總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)， 一塊模
板就是一個(gè)接收通道，采用兩塊板卡即可組成雙信道。接收機(jī)模板可插在帶有
PCI插槽的計(jì)算機(jī)內(nèi)，用壓條固定，構(gòu)成先進(jìn)的嵌入式接收機(jī)計(jì)算機(jī)組合的虛
擬儀器平臺(tái)。
監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊5 (型號(hào)為DFC050E)是系統(tǒng)各部分控制驅(qū)動(dòng)單元和直 流供電單元。處理模塊通過(guò)接口與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6進(jìn)行通訊，接受計(jì)算機(jī) 的控制指令，對(duì)電旋開(kāi)關(guān)單元、RF放大器模塊、測(cè)向接收機(jī)等進(jìn)行控制，使系 統(tǒng)按著軟件程序進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)向。
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6。內(nèi)置的嵌入式計(jì)算機(jī)為硏華公司的ARK-3380,測(cè)向 軟件被固化在嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)，因而設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到增強(qiáng)，同時(shí)體積、 功耗也大大減小。硬件"看門(mén)狗"可以在異常狀態(tài)下或斷電時(shí)迅速?gòu)?fù)位并快速 啟動(dòng)至程序運(yùn)行狀態(tài)。內(nèi)置的嵌入式Limix系統(tǒng)，可以使得系統(tǒng)軟件內(nèi)核容量 大大減小，硬件配置裁減至適合程度。應(yīng)用軟件為我公司成熟的DESCO DF7.0 版智能化監(jiān)測(cè)測(cè)向軟件，其具有完備的偵查功能和信號(hào)分析處理功能。該計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)除了執(zhí)行程序(包括存儲(chǔ)、打印)夕卜，還對(duì)大量的數(shù)據(jù)、音頻、視頻等 進(jìn)行處理，它通過(guò)對(duì)大量采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)算法(如自相關(guān)算法、 相位檢波算法、HILBERT變換、FFT算法)，從而得出信號(hào)的方位。
電源模塊7是系統(tǒng)供電單元，可將220VAC交流電轉(zhuǎn)換為直流電。還配備 了電池組。
系統(tǒng)采用無(wú)線傳輸方式，選用高速、穩(wěn)定、安全、抗干擾和糾錯(cuò)能力強(qiáng)的 VHF數(shù)傳電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)船載站與陸基站之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求
1、船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣的信號(hào)輸出端接電旋開(kāi)關(guān)單元的第一信號(hào)輸入端，電旋開(kāi)關(guān)單元的信號(hào)輸出端接RF放大器模塊的信號(hào)輸入端，RF放大器模塊的信號(hào)輸出端接板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)的信號(hào)輸入端，RF放大器模塊的信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊的第一信號(hào)輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)的信號(hào)輸入/輸出端接嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第一信號(hào)輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第二信號(hào)輸出/輸入端接監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊的第二信號(hào)輸入/輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣，由五付可收放的無(wú)源垂直極化偶極子組成，五付 無(wú)源垂直極化偶極子的直徑16mm，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時(shí)展開(kāi)陣 列直徑1500mm，單元偶極子長(zhǎng)度800mm，上端安裝有避雷針，天線陣總高度為 1600mm，阻抗為50Q，接口為N型插座。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的 電旋開(kāi)關(guān)單元，其工作頻率為30MHz 500MHz，內(nèi)部包括SW-5/2-ML低端電旋 開(kāi)關(guān)和SPL-1/5功率分配器，它相當(dāng)于一個(gè)高頻電子開(kāi)關(guān)，有5個(gè)信號(hào)輸入端、 2個(gè)信號(hào)輸出端、l個(gè)控制/供電端口、 l個(gè)自校信號(hào)輸入端和l個(gè)自校信號(hào)輸 出端，它受控同時(shí)打通主路、輔路兩路信號(hào)通道和自校信號(hào)通道。
全文摘要
本發(fā)明是船載水上無(wú)線通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是包括船載相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣、電旋開(kāi)關(guān)單元、RF放大器模塊、板卡式監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)、監(jiān)測(cè)測(cè)向處理模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電源模塊。優(yōu)點(diǎn)采用綜合一體化設(shè)計(jì)、中頻信號(hào)DSP技術(shù)和模塊化組合，配置簡(jiǎn)潔實(shí)用；內(nèi)置嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊輕便；采用輕型可搬移式無(wú)源相關(guān)干涉儀測(cè)向天線陣，解決各天線陣元間的互耦問(wèn)題，排除單元天線間耦合和相位模糊；采用多功能放大器，可自動(dòng)切換，擴(kuò)大接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用范圍；配備板卡式雙信道監(jiān)測(cè)測(cè)向接收機(jī)，監(jiān)測(cè)和測(cè)向能分時(shí)進(jìn)行，在不需要測(cè)向時(shí)，轉(zhuǎn)為無(wú)線電監(jiān)測(cè)；修正補(bǔ)償算法軟件，與電子海圖和船舶識(shí)別系統(tǒng)結(jié)合，滿足水上海上監(jiān)測(cè)需要。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101363888SQ20081019648
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者俞惟銓 申請(qǐng)人:俞惟銓