一种无线电监测测向方法技术

本发明专利技术公开了一种无线电监测测向方法，涉及无线电监测测向技术领域。本发明专利技术采用多付已知方向特征的定向天线接收无线电信号，并对接收到的无线电信号进行处理，通过最优化方法进行数据处理，同时实现多个频率甚至大量频率的无线电测向和频谱占用情况监测。本发明专利技术的目的在于：找到一种兼有高灵敏度、高精确度，对部件的一致性要求不高，速度快的幅度测向系统及方法，且能够对无线电信号进行实时监测。不仅能够实时测向，也能够利用存储的数据事后测向；以一套无线电测试系统同时实现了无线电频谱监测和大量频率的无线电测向，相对于用2套设备实现这两种功能的传统方式，节约了无线电监测技术设施的成本；以多付天线实现了信号强度的准确测量，节省了全向天线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电监测测向
，更具体地说涉及一种无线电监测测向方法。
技术介绍
一方面，社会的发展促使无线电事业迅速发展，无线电测向技术作为无线电监测、技术侦查和电子对抗的一项重要的技术手段，已得到业界越来越多的关注。根据测向原理的不同，测向体制可分为幅度法、相位法、多普勒法、时间差法和空间谱估计法等。幅度法测向系统由于其结构简单、性能稳定等优点而被广泛运用于无线电测向领域。幅度法按幅度信息利用方式的不同，可细分为最大信号法（也称大音点法）、最小信号法（也称小音点法）和幅度比较法；按接收通道数量的不同，可细分为单通道和多通道两种；按接收天线数量的不同，可细分为单天线和多天线两种。对于多通道幅度法测向系统，系统要求每个波束天线和其接收通路都有着严格一致的幅度特性；而基于单接收通道的幅度法测向系统降低了各通道幅度特性不一致对系统测向性能的影响，其测向精度可得到大幅度提高，但时效性不如多通道幅度法测向系统。目前已有的幅度法测向技术分别具有以下缺陷：1、最大信号法测向虽然测向灵敏度高，但测向精确度不高。因为定向天线的方向图在最大增益角度附近变化平缓，对角度变化不敏感。2、最小信号法虽然测向精确度较高，但测向灵敏度不高。因为定向天线的方向图在最小增益角度附近变化陡峭，但此处天线增益低。3、已有的幅度比较法，幅度的比较由电路实现，对部件的一致性要求高，调试难度大，且只能进行实时测向。另一方面，最优化方法也称做运筹学方法，是近几十年形成的，它主要运用数学方法研究各种系统的优化途径及方案，目的在于针对所研究的系统，求得一个合理运用各子系统能力的最佳方案，发挥和提高系统的效能及效益，最终达到系统的最优目标。在工业、农业、交通运输、商业、国防、建筑、通信、政府机关等各部门各领域的实际工作中，人们经常会遇到求函数的极值或最大值最小值问题，这一类问题就是最优化问题，而求解最优化问题的数学方法被称为最优化方法，它主要解决最优生产计划、最优分配、最佳设计、最优决策、最优管理等求函数最大值、最小值问题，包括线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划和智能优化方法等。但迄今尚未用于无线电测向领域。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术将最优化方法引入无线电测向领域，提供了一种无线电监测测向方法，本专利技术采用多付已知方向特征的定向天线接收无线电信号，并对接收到的无线电信号进行处理，通过最优化方法进行测向。本专利技术的目的在于：找到一种兼有高灵敏度、高精确度，对部件的一致性要求不高，速度快的幅度测向系统及方法，且能够对无线电信号进行实时监测。为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种无线电监测测向方法，其特征在于：包括如下步骤：通过至少三付已知方向特征且定单向的定向天线，接收无线电信号；通过与定向天线一一对应连接的监测接收设备接收无线电信号，并将接收到的无线电信号的幅频特征处理为离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据；通过微处理器进行最优化建模，以无线电信号方位角为决策变量，以不同方位角上特定频率的实测信号强度与根据天线方向特性计算的信号强度之间偏差的累计量为目标函数，建立无约束非线性规划模型；通过微处理器对监测接收设备测得的离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据，以及天线方位角数据、天线方向特性数据，按下列步骤进行数据处理，同时实现多个频率甚至大量频率的无线电测向和频谱占用情况监测：A. 对采集到的每一次扫描数据，利用上述建立的无约束非线性规划模型进行最优化计算，逐一求解各条频率上的信号来波方向，每条频率上使得偏差累计量最小的信号方位角即是信号来波方向；B. 对于每一次扫描所测的任何频率，以任意一付天线所接收信号强度，加上该天线正前方增益与信号来波方向增益之差，就得到该频率上的实际信号强度；C. 重复上述A和B步骤，获得一段时间内的频率-实际信号强度数据，以此进行频谱占用情况统计，从而实现频谱占用情况的准确监测。与定向天线一一对应连接的监测接收设备，具体是指：监测接收设备的数量与定向天线的数量相同，一付定向天线对应连接在一部监测接收设备上。与定向天线一一对应连接的监测接收设备，具体是指：一部监测接收设备上设置有多个监测接收通道，一付定向天线对应连接在一个监测接收通道上。所述无约束非线性规划模型为最小二乘法模型或最小距离法模型。所述最小距离法模型为最小曼哈顿距离模型、最小欧式距离模型或最小切比雪夫距离模型。对于每一次扫描所测的任何频率，以多付天线各自所接收信号强度，分别加上各天线正前方增益与信号来波方向增益之差，然后取平均值，就得到该频率上的实际信号强度。所述定向天线为对数周期天线、八木天线、喇叭天线、双脊喇叭天线和复合环天线中的一种或多种的组合。多付定向天线不相同，任意相邻两方位角之间的夹角不大于相邻定向天线主波束宽度的平均值。多付定向天线相同，任意相邻两方位角之间的夹角不大于定向天线主波束宽度。与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、本专利技术的无线电监测测向方法，通过微处理器对监测接收设备测得的离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据，以及天线方位角数据、天线方向特性数据，按下列步骤进行数据处理，同时实现多个频率甚至大量频率的无线电测向和频谱占用情况监测。2、以信号方位角为决策变量，以不同方位角上特定频率上特定瞬时概率的实测信号强度与根据定向天线的天线特性推算的信号强度之间偏差的累积量为目标函数，建立无约束非线性规划模型；并通过微处理器进行最优化计算，求解特定频率上的信号来波方向，使得偏差累积量最小的信号方位角即是信号来波方向，实现了无线电信号的实时测向，与现有技术相比本专利技术方法的效果表现在：1）不仅能够实时测向，也能够利用存储的数据事后测向。2）多付定向天线如果相同，任意两付定向天线之间的夹角不大于定向天线的主波束宽度，且天线数量不低于3付；多付定向天线不相同，任意两付相邻定向天线之间的夹角不大于两付定向天线主波束宽度的平均值，且天线数量不低于3付。大多数情况下，对于同一频段，3付天线就能够满足上述要求。而传统的多天线单通道测向系统和方法往往要求4-9付天线。3、本专利技术的无线电监测测向方法兼有最大信号法、最小信号法和已有幅度比较法的优点，充分利用了定向天线的所有方向特性，测向灵敏度高，测向精确度也高，而且对部件的一致性要求不高。4、本专利技术公开的无线电监测测向方法，以多付天线实现了信号强度的准确测量，节省了全向天线。5、本专利技术公开的无线电监测测向方法，以一套无线电测试系统同时实现了无线电频谱监测和大量频率的无线电测向，相对于用2套设备实现这两种功能的传统方式，节约了无线电监测技术设施的成本。具体实施方式实施例1作为本专利技术一较佳实施例，本实施例公开了：一种无线电监测测向方法，包括如下步骤：通过至少三付已知方向特征且定单向的定向天线，接收无线电信号；通过与定向天线一一对应连接的监测接收设备接收无线电信号，并将接收到的无线电信号的幅频特征处理为离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据；通过微处理器进行最优化建模，以无线电信号方位角为决策变量，以不同方位角上特定频率的实测信号强度与根据天线方向特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电监测测向方法，其特征在于：包括如下步骤：通过至少三付已知方向特征且定单向的定向天线，接收无线电信号；通过与定向天线一一对应连接的监测接收设备接收无线电信号，并将接收到的无线电信号的幅频特征处理为离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据；通过微处理器进行最优化建模，以无线电信号方位角为决策变量，以不同方位角上特定频率的实测信号强度与根据天线方向特性计算的信号强度之间偏差的累计量为目标函数，建立无约束非线性规划模型；通过微处理器对监测接收设备测得的离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据，以及天线方位角数据、天线方向特性数据，按下列步骤进行数据处理，同时实现多个频率甚至大量频率的无线电测向和频谱占用情况监测：A. 对采集到的每一次扫描数据，利用上述建立的无约束非线性规划模型进行最优化计算，逐一求解各条频率上的信号来波方向，每条频率上使得偏差累计量最小的信号方位角即是信号来波方向；B. 对于每一次扫描所测的任何频率，以任意一付天线所接收信号强度，加上该天线正前方增益与信号来波方向增益之差，就得到该频率上的实际信号强度；C. 重复上述A和B步骤，获得一段时间内的频率‑实际信号强度数据，以此进行频谱占用情况统计，从而实现频谱占用情况的准确监测。...

【技术特征摘要】
1.一种无线电监测测向方法，其特征在于：包括如下步骤：通过至少三付已知方向特征且定单向的定向天线，接收无线电信号；通过与定向天线一一对应连接的监测接收设备接收无线电信号，并将接收到的无线电信号的幅频特征处理为离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据；通过微处理器进行最优化建模，以无线电信号方位角为决策变量，以不同方位角上特定频率的实测信号强度与根据天线方向特性计算的信号强度之间偏差的累计量为目标函数，建立无约束非线性规划模型；通过微处理器对监测接收设备测得的离散扫描数据、扫频频谱数据、FFT频谱数据或数字扫描频谱数据，以及天线方位角数据、天线方向特性数据，按下列步骤进行数据处理，同时实现多个频率甚至大量频率的无线电测向和频谱占用情况监测：A. 对采集到的每一次扫描数据，利用上述建立的无约束非线性规划模型进行最优化计算，逐一求解各条频率上的信号来波方向，每条频率上使得偏差累计量最小的信号方位角即是信号来波方向；B. 对于每一次扫描所测的任何频率，以任意一付天线所接收信号强度，加上该天线正前方增益与信号来波方向增益之差，就得到该频率上的实际信号强度；C. 重复上述A和B步骤，获得一段时间内的频率-实际信号强度数据，以此进行频谱占用情况统计，从而实现频谱占用情况的准确监测。2.如权利要求1所述的一种无线电监测测向方法，其特征在于：与定向天线一一对应连接的监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱承跃，白宇军，
申请(专利权)人：成都点阵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51