基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统，其特征在于，监测系统包括安装在收信天线场外的监测发射机，待监测的收信天馈线上安装有收信监测终端，收信机及标准监测接收机通过天线交换器与收信监测终端连接；收信机音频输出端口安装有音频监测终端，监测服务器连接于标准监测接收机；音频监测终端与标准监测接收机的数据传输于监测服务器，收信机工作参数获取分系统从监测服务器中获取数据执行计算分析。按照本发明专利技术实现的监测系统，综合运用了射频传感器技术、网络自动控制技术，构建了一种功能完备性的监测系统模型。

【技术实现步骤摘要】
基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统
本专利技术属于短波通信监测领域，特别是涉及一种基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统。
技术介绍
在短波通信的使用中，由于发信设备的输出功率高，功耗大，出现故障和异常的可能性较大，因此用户通常对发信设备会比较重视，经常性的进行检修保养和性能检测；而收信设备由于功耗低，工作状态和稳定性比发信设备要好很多，从而导致了对其日常检测和维护的不够重视，随着使用时间的增长，收信设备不可避免的会出现一些性能下降或功能完备性欠缺的问题，这些同样也需要用户能够对其功能状态和性能特性有一个及时和准确的掌握。长期以来人们对收信系统一直缺乏有效的监测手段，对天馈线和收信机等的性能指标(如天线驻波比、天馈线衰减损耗和收信机接收灵敏度等)无法快速准确的获取，难以对设备的收信效果实现实时评估和预警。接收灵敏度和频率准确度是收信机的两项关键技术指标，前者是衡量收信机对微弱信号捕捉能力的一项重要指标，其性能的好坏将直接影响到通信的有效距离；后者直接影响到收信机能否正确接收信号和有效恢复出有用信息。通常对这两项指标进行测试时，都是对一个独立的收信机进行检测，具体测量方式如图1所示：当需要测量收信机的接收灵敏度时，在测试的过程中主要通过不断调整低射频信号发生器的输出信号幅度，使得收信机保持额定的音频电压输出，同时收信机的输出音频信噪比随之降低，并最终达到规定的信噪比，在这种情况下收信机输入端所需的最小射频信号电压值即为收信机的灵敏度。当需要测量收信机的频率准确度时，使得收信机工作在单边带方式下，射频信号发生器送出标准频率的信号给收信机的输入端口，由音频信号分析仪直接测量收信机的输出音频频率，通过计算可获取收信机当前工作频率下的频率准确度。这些是通常情况下对收信机接收灵敏度和频率准确度的标准测量方法，主要用到的测量仪器是射频信号发生器和音频信号分析仪，设备连接和测试操作步骤都比较简单，具有较强的实用性。但这些方法都是建立在将收信机脱离系统单机进行检测的基础上，在日常的工作使用中，如果想实现定期对这些指标进行自动化监测和获取，就需要对这些方法进行一定的优化和改进。在进行短波收信时，最理想的情况是将天线感应到的射频信号无差损的通过馈线传送到收信机，但在实际中是不可能的，因为天馈线之间在收信机的工作频段内无法实现阻抗的完全匹配。射频传输线路中的阻抗不匹配就会产生驻波，衡量阻抗匹配特性的一个重要指标就是驻波比。驻波比全称为电压驻波比。它是射频技术中最常用的一个参数或数值，用来衡量射频部件之间的匹配是否良好。通常可采用天馈线测试仪来对天馈系统的驻波比进行测试，如图2所示。在收信机的天馈系统中，会造成阻抗不匹配的地方主要有两个，一是收信天线与传输馈线的接口处，二是传输馈线与收信机的接口处。在野外需要对收信天线驻波比进行检测时，主要采用便携手持式测试仪，将仪器直接连接在收信天线的根部，通常使用的是标量驻波比检测方法，直接对检测点的反射信号进行模拟采样，计算出待测点的入射能量和反射能量之比，从而得到对应的驻波比。这种方法的主要优点是操作方便简单，但还是要依靠操作人员来实现，每次测量都需要人工进行端口切换和测量，无法实现测量的自动化和实时性。传输馈线是指连接在收信天线与收信机之间的射频线缆，在短波通信系统中通常使用特性阻抗为50Ω的同轴电缆作为馈线。收信天线上感应到的空间电磁波信号本来就很微弱，为了将这些微弱信号尽可能完整的送到收信机中，就需要馈线上的传输损耗尽可能的小。馈线传输损耗的大小与射频线缆的直径和长度有关，通常在传输相同频率的射频信号时，馈线直径越大，传输损耗越小；馈线的长度越长，传输损耗越大，因此初期在对天馈线的长度进行设计时，往往都是考虑到了损耗的最大范围，馈线的型号与长度是能够满足设计要求的。但在后期的日常使用与维护的过程中，往往会由于长期的使用磨损或是馈线与射频接插件焊接工艺的不达标造成接触不良等因素，引起天馈线的损耗偏大，超出设计与需求范围。这样就会使得天线上感应到的电磁信号在馈线的传输中受到较大的衰减影响，从而到达收信机时，无法满足收信灵敏度的需求而对收信效果造成恶劣影响。对馈线的衰减损耗同样可以用天馈线测试仪来进行测试，将图2中的天线去掉，即可测得衰减损耗，这种方法的优缺点与驻波比的测试方法类似。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种为实现对复杂短波收信设备功能完备性的实时有效监测，准确掌握收信系统的真实工作状态，研究设计了一种新型的智能监测系统。主要针对收信机的接收灵敏度和频率准确度指标、天馈系统驻波比以及馈线衰减损耗等特性进行监测，对传统检测方法进行了分析和改进，提出了监测系统的层次架构和系统结构模型，设计了一种基于远程网络控制的收信监测终端和音频监测终端设备，对系统的监测运行机制做了详细的描述。通过对收信系统监测状态的编码与分类，采用改进多分类BP-AdaBoost模型对监测数据进行训练和仿真，实现对监测状态的智能分析和可能故障信息的智能判别，有效提升了监测系统的有效性和实用性，为相关监测技术与手段的开发与研究提供了参考。为实现上述目的，按照本专利技术，提供一种基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统，其特征在于，所述监测系统包括安装在收信天线场外的监测发射机，所述收信天线连接收信监测终端，收信机及标准监测接收机通过天线交换器与所述收信监测终端连接；收信机音频输出端口安装有音频监测终端，监测服务器连接于所述标准监测接收机；所述音频监测终端与所述标准监测接收机的数据传输于所述监测服务器，收信机工作参数获取分系统从所述监测服务器中获取数据执行计算分析；所述收信监测终端包括射频切换开关，通过若干定向耦合器与射频信号源及驻波测试模块，所述收信监测终端包含的第一主控模块对所述射频信号源、驻波测试模块及接口模块执行控制；所述射频切换开关切换至所述驻波测试模块工作时，所述收信监测终端执行扫频测量，获得反射系数和驻波比；所述射频切换开关切换至所述射频信号源工作时，所述射频信号源产生射频信号馈入所述收信机，用于检测所述收信机的收信功能；所述音频监测终端包括有第二主控模块、接口模块和测试模块，所述测试模块包括与FPGA相连的温补晶振，并且与所述FPGA相连的模数变换器，并且依次与所述模数变换器相连的低通滤波器及控制所述测试音频接入的模拟开关，所述第二主控模块控制所述FPGA与所述模块开关，并通过所述接口模块将测试数据送入所述远程监测服务器，所述音频监测终端工作时，检测所述收信机音频输出信号，通过调节所述射频信号源的输出幅度使得所述收信机的输出音频信噪比达到规定指标。进一步地，所述收信监测终端产生3-30MHz的标准射频信号。进一步地，所述收信监测终端具有3入3出共6个射频端口，3个输入端口分别连接一副所述收信天线，3个输出端口连接至所述天线交换器。进一步地，所述收信监测终端及所述音频监测终端还包括有供电模块。进一步地，所述收信机工作参数获取分系统包括：数据采集与获取层、管理与计算处理层以及应用层；所述数据采集与获取层依据设置的射频与音频信号采集单元执行数据的采集、存储；管理与计算处理层主要完成对所述数据采集与获取层传输的数据的计算处理、建模分析与管理；应用层根据任务需求执行对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统，其特征在于，所述监测系统包括安装在收信天线场外的监测发射机，所述收信天馈线连接收信监测终端，收信机及标准监测接收机通过天线交换器与所述收信监测终端连接；收信机音频输出端口安装有音频监测终端，监测服务器连接于所述标准监测接收机；所述音频监测终端与所述标准监测接收机的数据传输于所述监测服务器，收信机工作参数获取分系统从所述监测服务器中获取数据执行计算分析；所述收信监测终端包括射频切换开关、若干定向耦合器、射频信号源、接口模块及驻波测试模块，所述收信监测终端包含的第一主控模块对所述射频信号源、驻波测试模块及接口模块执行控制；所述射频切换开关切换至所述驻波测试模块工作时，所述收信监测终端执行扫频测量，获得反射系数和驻波比；所述射频切换开关切换至所述射频信号源工作时，所述射频信号源产生射频信号馈入所述收信机，用于检测所述收信机的收信功能；所述音频监测终端包括有第二主控模块、接口模块和测试模块，所述测试模块包括与FPGA相连的温补晶振，并且与所述FPGA相连的模数变换器，并且依次与所述模数变换器相连的低通滤波器及控制所述测试音频接入的模拟开关，所述第二主控模块控制所述FPGA与所述模块开关，并通过所述接口模块将测试数据送入所述远程监测服务器，所述音频监测终端工作时，检测所述收信机音频输出信号，通过调节所述射频信号源的输出幅度使得所述收信机的输出音频信噪比达到规定指标。...

【技术特征摘要】
1.一种基于收信功能完备性的短波收信智能监测系统，其特征在于，所述监测系统包括安装在收信天线场外的监测发射机，所述收信天馈线连接收信监测终端，收信机及标准监测接收机通过天线交换器与所述收信监测终端连接；收信机音频输出端口安装有音频监测终端，监测服务器连接于所述标准监测接收机；所述音频监测终端与所述标准监测接收机的数据传输于所述监测服务器，收信机工作参数获取分系统从所述监测服务器中获取数据执行计算分析；所述收信监测终端包括射频切换开关、若干定向耦合器、射频信号源、接口模块及驻波测试模块，所述收信监测终端包含的第一主控模块对所述射频信号源、驻波测试模块及接口模块执行控制；所述射频切换开关切换至所述驻波测试模块工作时，所述收信监测终端执行扫频测量，获得反射系数和驻波比；所述射频切换开关切换至所述射频信号源工作时，所述射频信号源产生射频信号馈入所述收信机，用于检测所述收信机的收信功能；所述音频监测终端包括有第二主控模块、接口模块和测试模块，所述测试模块包括与FPGA相连的温补晶振，并且与所述FPGA相连的模数变换器，并且依次与所述模数变换器相连的低通滤波器及控制所述测试音频接入的模拟开关，所述第二主控模块控制所述FPGA与所述模块开关，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇，陈斌，赵德生，向奕雪，李丽华，付天晖，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42