多通道的最优化比幅无线电测向系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道的最优化比幅无线电测向系统及方法，涉及无线电测向技术领域。本发明专利技术采用至少三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。解决了现有技术中测向灵敏度、精确度和测向速度不能兼顾的问题，提出了一种兼有高灵敏度、高精确度，对部件的一致性要求不高，能够快速的测向的幅度测向系统及方法；同时还提供了一种能够满足最优化计算所需数据的测向系统，可以对测量结果进行最优化计算，快速地进行实时测向，并可利用存储的数据进行事后测向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电测向
，更具体地说涉及一种多通道的最优化比幅无线电测向系统及方法。
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，测向速度慢。因为一方面，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；另一方面，需要大量的天线方位角-信号强度数据对，才能得出最大信号所在的天线方位角。2、最小信号法虽然测向精确度较高，但测向灵敏度不高，测向速度慢。因为一方面，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；另一方面，需要大量的天线方位角-信号强度数据对，才能得出最大信号所在的天线方位角。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，提供了一种多通道的最优化比幅无线电测向系统及方法，本专利技术采用至少三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：解决现有技术中测向灵敏度、精确度和测向速度不能兼顾的问题，提出了一种兼有高灵敏度、高精确度，对部件的一致性要求不高，能够快速的测向的幅度测向系统及方法；同时还能够满足最优化计算所需数据，可以对测量结果进行最优化计算，快速地进行测向。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：多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：至少三付已知方向特征的且定单向的定向天线；与定向天线数量相同的且用于接收定向天线接收到的无线电信号，并分别将接收到的无线电信号的幅频特征处理为单频数据强度、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的监测接收设备的监测接收通道；用于与监测接收设备连接，并处理监测接收设备测得的单频数据强度、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，进行无线电测向的微处理器。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。多付定向天线均相同，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。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。所述监测接收设备是指单通道的无线电接收机、扫频频谱仪或FFT频谱仪；所述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。所述监测接收设备是指具有多个监测接收通道的无线电接收机、扫频频谱仪或FFT频谱仪；所述监测接收设备的监测接收通道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个监测接收通道上。多通道的最优化比幅无线电测向方法，其特征在于：通过至少三付已知方向特征的且定单向的定向天线，接收无线电信号；通过多个监测接收设备或一个监测接收设备的多个监测接收通道同时接收对应定向天线接收到的无线电信号，并将接收到的无线电信号的幅频特征处理为单频强度数据、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；通过微处理器接收监测接收设备测得的单频强度数据、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并进行分析，获得不同方位角上特定频率的实测信号强度；在微处理器中进行最优化建模，以无线电信号方位角为决策变量，以不同方位角上实测信号强度与根据该方位角上的定向天线的方向特征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；通过微处理器进行优化计算，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。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包括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。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、本专利技术公开的测向系统和方法，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;多通道同时采集数据，虽然增加监测接收设备成本，但测向速度比单通道更快。2、本专利技术公开的测向系统和方法，对部件的一致性要求不高，甚至允许使用不同方向特征的多付定单向定向天线，这就大大降低了硬件加工难度和系统调试难度，并未为维修带来很大的方便。3、本专利技术的测向方法，以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和事后测向，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。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术实施例2的系统结构示意图。具体实施方式实施例1作为本专利技术一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：多通道的最优化比幅无线电测向系统，包括：三付已知方向特征的且定单向的定向天线；与定向天线数量相同的且用于接收定向天线接收到的无线电信号，并分别将接收到的无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：至少三付已知方向特征的且定单向的定向天线；与定向天线数量相同的且用于接收定向天线接收到的无线电信号，并分别将接收到的无线电信号的幅频特征处理为单频数据强度、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的监测接收设备的监测接收通道；用于与监测接收设备连接，并处理监测接收设备测得的单频数据强度、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，进行无线电测向的微处理器。

【技术特征摘要】
1.多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：至少三付已知方向特征的且定单向的定向天线；与定向天线数量相同的且用于接收定向天线接收到的无线电信号，并分别将接收到的无线电信号的幅频特征处理为单频数据强度、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的监测接收设备的监测接收通道；用于与监测接收设备连接，并处理监测接收设备测得的单频数据强度、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，进行无线电测向的微处理器。2.如权利要求1所述的多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：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。3.如权利要求2所述的多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：多付定向天线均相同，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。4.如权利要求2所述的多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：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。5.如权利要求1所述的多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：所述监测接收设备是指单通道的无线电接收机、扫频频谱仪或FFT频谱仪；所述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。6.如权利要求1所述的多通道的最优化比幅无线电测向系统，其特征在于：所述监测接收设备是...

【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