基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無線定位技術(shù)中的短波測(cè)向系統(tǒng)，具體指一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)，其包括16路圓形天線、16路數(shù)字接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端，每一路所述數(shù)字接收機(jī)均包括射頻前端以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接至信號(hào)處理機(jī)，所述信號(hào)處理機(jī)連接至終端。本新型的優(yōu)點(diǎn)在于：通過該短波測(cè)向系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)利用無線信號(hào)特征來判定某一半徑范圍內(nèi)無線信號(hào)發(fā)射終端物理位置，以及可以評(píng)估它的發(fā)射機(jī)功率、有效覆蓋區(qū)等參數(shù)，大大提高實(shí)驗(yàn)任務(wù)的效率以及反應(yīng)速度。
【專利說明】基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線定位技術(shù)中的短波測(cè)向系統(tǒng)，具體指一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]無線定位技術(shù)(DOA)是利用無線信號(hào)特征來判定某一半徑范圍內(nèi)無線信號(hào)發(fā)射終端物理位置的一種方法。無線定位技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于移動(dòng)通信、勘探、生物醫(yī)學(xué)及軍事偵察、電子對(duì)抗等領(lǐng)域。
[0003]目前主要有以下幾種短波測(cè)向技術(shù):
[0004]I)方向圖測(cè)向
[0005]利用強(qiáng)方向性天線或者天線陣進(jìn)行360°全向掃描，利用接收到的信號(hào)的最強(qiáng)點(diǎn)或者最弱點(diǎn)搜索出入射波方向。如旋轉(zhuǎn)環(huán)或交義環(huán)天線測(cè)向機(jī)，間隔雙環(huán)測(cè)向機(jī)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)式的Adcock測(cè)向機(jī)，烏蘭韋伯測(cè)向機(jī)等，烏蘭韋伯測(cè)向?yàn)榇蠡A(chǔ)測(cè)向，具有測(cè)向靈敏度、準(zhǔn)確度高，并具有很強(qiáng)的抗同信道干擾能力；缺點(diǎn)是占用場(chǎng)地大，測(cè)向時(shí)間較慢。
[0006]2)振幅法測(cè)向
[0007]利用兩付完全相同的同心正交的天線對(duì)，具有兩組正交的“8”字型方向圖，從某一方位角入射的電波，在兩天線對(duì)上產(chǎn)生的電勢(shì)的幅度，與入射方位角的正弦或余弦成比例。分別加到陰極射線管的垂直和水平偏轉(zhuǎn)板上，熒光屏上顯示為一直線(或橢圓的長(zhǎng)軸)與垂直軸的夾角即為示向度，采用這種技術(shù)被稱為沃森-瓦特(Watson-watt)測(cè)向機(jī)，是小基礎(chǔ)視覺測(cè)向設(shè)備，測(cè)向速度快，抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是對(duì)雙通道接收機(jī)的一致性要求高，制造相對(duì)復(fù)雜。
[0008]3)比相法測(cè)向
[0009]所謂比相位法測(cè)向，就是根據(jù)測(cè)向天線系統(tǒng)接收同一信號(hào)的相對(duì)相位差來確定信號(hào)的到達(dá)角，也可以通過相位差解調(diào)出角度誤差信號(hào)，驅(qū)動(dòng)天線對(duì)輻射源實(shí)施被動(dòng)跟蹤。由于相對(duì)相位差來源于相對(duì)波程差與波長(zhǎng)的比值，而雷達(dá)信號(hào)的波長(zhǎng)較短，相位變化對(duì)波程差很靈敏，因此相位法測(cè)向的無模糊測(cè)角范圍較小，天線系統(tǒng)較集中(基線較短)。
[0010]4)多普勒測(cè)向
[0011]應(yīng)用多普勒效應(yīng)的原理，用一根天線沿圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)天線運(yùn)動(dòng)方向與電波的傳播方向相反時(shí)，天線響應(yīng)信號(hào)的頻率升高；天線運(yùn)動(dòng)方向與傳播方向相同時(shí)，天線響應(yīng)信號(hào)的頻率降低；天線運(yùn)動(dòng)方向與電波傳播方向垂直時(shí)。天線響應(yīng)信號(hào)的頻率不變。這種響應(yīng)信號(hào)的頻率變化稱多普勒譜移。多普勒頻移是從正值到負(fù)值周期性的變化，為零點(diǎn)時(shí)天線在圓周上所處位置的法線指向輻射源，由此確定電波入射方位。多普勒測(cè)向是采用大基礎(chǔ)天線陣，測(cè)向的準(zhǔn)確度高，極化誤差較小，缺點(diǎn)是抗干擾性差。
[0012]5)空間譜估計(jì)測(cè)向
[0013]空間譜估計(jì)測(cè)向主要根據(jù)無線電波信號(hào)(電磁波)為時(shí)域函數(shù)，以功率譜密度為頻域函數(shù)，應(yīng)用了一對(duì)付里葉變換，采用無線電技術(shù)和譜估計(jì)方法來確定空間入射來波的方向，被稱為高精度、高分辨力的測(cè)向。
[0014]目前基于空間譜估計(jì)有多種實(shí)現(xiàn)算法，主要有線性預(yù)測(cè)算法、多重信號(hào)分類(MUSIC)算法、最大似然及子空間擬合算法、旋轉(zhuǎn)不變子空間算法等算法。其中多重信號(hào)分類(MUSIC)算法是Schmidt R O等人在1979年提出的。這一算法的提出開創(chuàng)了空間譜估計(jì)算法研宄的新時(shí)代，促進(jìn)了特征結(jié)構(gòu)類算法的興起和發(fā)展，該算法已經(jīng)成為空間譜估計(jì)理論體系中的標(biāo)志性算法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本實(shí)用新型的目的就是要針對(duì)在無線定位技術(shù)(DOA)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于沒有對(duì)方發(fā)射機(jī)位置、主方向等數(shù)據(jù)，往往是只覆蓋了監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在區(qū)域，或者出現(xiàn)同一部對(duì)方發(fā)射機(jī)需要我方多部發(fā)射機(jī)也無法有效壓制的情況。如果得知對(duì)方發(fā)射機(jī)位置，就可以評(píng)估它的發(fā)射機(jī)功率、有效覆蓋區(qū)等參數(shù)?？梢源蟠筇岣邔?shí)驗(yàn)任務(wù)的效率以及反應(yīng)速度。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)，其包括16路圓形天線、16路數(shù)字接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端，每一路所述數(shù)字接收機(jī)均包括射頻前端以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接至信號(hào)處理機(jī)，所述信號(hào)處理機(jī)連接至終端。
[0017]進(jìn)一步，所述數(shù)字接收機(jī)中的射頻前端包括一個(gè)中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器BPF、低噪聲放大器LNA、混頻器MIXER、第二帶通濾波器BPF、本振，上述各部分連接關(guān)系為所述第一帶通濾波器BPF連接所述低噪聲放大器LNA、所述低噪聲放大器LNA與所述本振均連接至所述混頻器MIXER，所述混頻器MIXER連接至所述第二帶通濾波器BPF，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器BPF連接至自動(dòng)增益控制AGC，最后所述自動(dòng)增益控制AGC連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:該基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)采用空間譜算法，其計(jì)算精度較高，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)入射波進(jìn)行測(cè)向，并且可以有效的分辨出相干信號(hào)，由于天線陣所需占地面積較大，不適于移動(dòng)空間使用，可以在固定站采用空間譜估計(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為數(shù)字接收機(jī)中的射頻前端結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]如圖1-2所示，一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)，其包括16路圓形天線、16路數(shù)字接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端，每一路所述數(shù)字接收機(jī)均包括射頻前端以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接至信號(hào)處理機(jī)，所述信號(hào)處理機(jī)連接至終端。
[0023]進(jìn)一步，所述數(shù)字接收機(jī)中的射頻前端包括一個(gè)中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器BPF、低噪聲放大器LNA、混頻器MIXER、第二帶通濾波器BPF、本振，上述各部分連接關(guān)系為所述第一帶通濾波器BPF連接所述低噪聲放大器LNA、所述低噪聲放大器LNA與所述本振均連接至所述混頻器MIXER，所述混頻器MIXER連接至所述第二帶通濾波器BPF，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器BPF連接至自動(dòng)增益控制AGC，最后所述自動(dòng)增益控制AGC連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。
[0024]本實(shí)用新型的基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)采用空間譜算法，其計(jì)算精度較高，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)入射波進(jìn)行測(cè)向，并且可以有效的分辨出相干信號(hào)，由于天線陣所需占地面積較大，不適于移動(dòng)空間使用，可以在固定站采用空間譜估計(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)，其特征在于:其包括16路圓形天線、16路數(shù)字接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端，每一路所述數(shù)字接收機(jī)均包括射頻前端以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器仙0，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:連接至信號(hào)處理機(jī)，所述信號(hào)處理機(jī)連接至終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間譜估計(jì)算法的短波測(cè)向系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)字接收機(jī)中的射頻前端包括一個(gè)中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器8？？、低噪聲放大器[嫩、混頻器11X21第二帶通濾波器8？？、本振，其各部分連接關(guān)系為所述第一帶通濾波器8？？連接所述低噪聲放大器1嫩、所述低噪聲放大器I嫩與所述本振均連接至所述混頻器11X21所述混頻器11X21？連接至所述第二帶通濾波器8？？，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器8？？連接至自動(dòng)增益控制八％，最后所述自動(dòng)增益控制連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器八00。
【文檔編號(hào)】G01S3/74GK204203457SQ201420726305
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】寧曉衛(wèi), 王磊, 馬紅勇 申請(qǐng)人:寧曉衛(wèi), 王磊, 馬紅勇