一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，包括：控制单刀N掷开关依次间隔导通天线，测向接收机分别提取天线测得信号的信号幅度最大值；判断：是否存在一个天线：其信号幅度最大值最大且与其他天线的信号幅度最大值的差值大于预设门限T1，若存在，则分别打开其相邻的两个天线并获取信号幅度最大值，通过三天线比幅测向算法，计算信号来波方向。否则，判断是否存在两个天线：两者相邻导通且信号幅度最大值的差值在预设门限T2内，若是，打开这两个天线中间的天线，并通过测向接收机获取信号幅度最大值；通过三天线比幅测向算法，计算信号来波方向。本发明专利技术减少了测向需要积累信号的天线数量，提升单通道比幅测向处理速度。

A method to improve the direction finding speed of single channel amplitude comparison and direction finding equipment

The invention discloses a method for improving the direction finding speed of a single channel amplitude comparison and direction finding device, which includes: controlling the single pole N-throw switch to turn on the antenna in turn, and the direction finding receiver to extract the maximum signal amplitude value of the signal measured by the antenna respectively; judging whether there is an antenna: the maximum signal amplitude value is the largest and the difference between the maximum signal amplitude value of other antennas is greater than the preset threshold T1 If it exists, turn on the two adjacent antennas respectively and get the maximum signal amplitude, and calculate the wave direction of the signal through the three antenna amplitude comparison direction finding algorithm. Otherwise, judge whether there are two antennas: they are adjacent to each other and the difference between the maximum signal amplitude is within the preset threshold T2; if so, turn on the antenna in the middle of the two antennas and obtain the maximum signal amplitude through the DF receiver; calculate the wave direction of the signal through the three antenna amplitude comparison DF algorithm. The invention reduces the number of antennas that need to accumulate signals for direction finding and improves the processing speed of single channel amplitude comparison direction finding.

【技术实现步骤摘要】
一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法
本专利技术涉及无线电通信和无线电频谱监测
，具体的说，是一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法。
技术介绍
在无线电通信和频谱监测领域，为了降低测向设备成本，产生了单通道比幅测向技术，是指用只有一个射频接收通道的接收设备在所有天线之间分时接收数据，最后综合处理数据获得信号来波方位的技术。由于信号本身的调制或者在传播过程中存在多径、遮挡等扰动，达到测向设备天线的信号幅度不是恒定的，单通道比幅测向应用的幅度数据一般都是当前幅度在一段时间内的最大值，这里就需要一定时间来完成信号最大值的提取。具体实现流程如下：假设空间具有N个均匀分布的定向天线，利用天线电扫描的原理通过单刀N掷开关逐个连接每一个天线，通过单通道测向接收机逐个获取当前天线的幅度最大值，再根据每个天线提取到的最大值选择信号功率最大的三个对应天线的数据，应用成熟的三天线比幅测向算法获取信号方位。假设单通道测向接收机获取一个天线信号幅度需要的时间为t0，则完成一次扫描需要的总时间为N×t0。对于信号保持时间不够长(小于N×t0)，则不足以支撑所有天线完成信号最大值获取的情况，则会导致不可接受的测向误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，用于解决现有技术中需要逐个获取每个天线的幅度最大值，其测试速度较慢，若信号保持时间不够长，不能支撑所有天线完成最大值获取导致测向误差的问题。本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，包括在方位360°内均匀分布的N个定向天线，其中，N为大于或等于6的偶数，定向天线的输出端分别连接单刀N掷开关的不动端，单刀N掷开关的动端连接单通道测向接收机，测试步骤包括：步骤S100：控制单刀N掷开关依次导通第1，3，……，N-1个定向天线，单通道测向接收机分别提取第1，3，……，N-1个定向天线测得信号的信号幅度最大值；提取信号幅度的处理流程如下：信号在单通道测向接收机内部，通过低噪声放大、下变频、滤波等处理后通过一个采样率为102.8MSPS的模数转换得到数字信号，再在FPGA内部进行一个2048点的DFT处理，在DFT结果内寻找幅度最大的点，将其幅度作为当前频点的幅度最大值。步骤S200：判断：是否存在一个定向天线：其信号幅度最大值最大且与其他定向天线的信号幅度最大值的差值大于预设门限T1，如果存在，则进入步骤S300，这种情况定为情况A；否则，判断是否存在两个定向天线：两者相邻导通且两者的信号幅度最大值的差值在预设门限T2内，若是，进入步骤S400，这种情况定为情况B；步骤S300：通过单刀N掷开关分别打开与信号幅度最大值最大的定向天线相邻的两个定向天线，通过单通道测向接收机分别获取相邻两个定向天线对应的信号幅度最大值，采用三天线比幅测向算法计算来波方向；步骤S400：通过单刀N掷开关打开位于相邻导通且信号幅度最大值差值在预设门限T2内的两个定向天线中间的定向天线，并通过单通道测向接收机获取信号幅度最大值，通过三天线比幅测向算法，计算信号来波方向。本方法不需要导通所有的定向天线，只使用一部分定向天线的信号幅度数据，就可以实现单通道比幅测向，提高了测向的处理速度。在情况A，需要进行信号幅度提取的有N/2+2，此时处理速度提升比例为：1-(N/2+2)/N；在情况B，需要进行信号幅度提取的有N/2+1，此时处理速度提升的比例为：1-(N/2+1)/N。从空间信号分布来看，这两种可能出现的概率均为50％。因此，本方法的综合提升比例η为：由以上公式可见，本方法有效的前提条件必须满足η≥0，得出，N≥3。因为工程实现上如果定向天线数量太少，就需要单个定向天线覆盖的空域增大，导致定向天线增益下降且定向天线的一致性不好控制，设备实现时由于需要保证一定的定向天线增益和测向精度，工程上测向设备的定向天线数量一般不会低于6个，且比幅设备的定向天线个数一般采用偶数，所以本方法具有普遍的适用性。在定向天线数量N增加时，提升的比例η逐渐增大，最大不超过50％，缩短了测试时间，避免了由于信号保持时间不够长，不能完成最大值获取导致测向误差的问题。此时增加的几次天线幅度比较和门限判决需要的时间仅仅是几个时钟周期(纳秒量级)，所带来增加的处理延迟可以忽略不计。进一步地，所述N个定向天线的3dB波速宽度为360°/N。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术在成熟三天线比幅测向算法的基础上，采用间隔一个定向天线先进行一次粗扫描，根据粗扫描的结果，再针对性的开打指定定向天线的方式，减少了测向需要积累信号的定向天线数量，达到提升单通道比幅测向处理速度的目的。附图说明图1为本专利技术在6定向天线情况下的硬件平台示意图；图2为6个定向天线的方位向波束覆盖示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：图1包括图2为编号1-6的6个定向天线的方位向波束覆盖示意图，其中实线为1、3、5号定向天线，虚线为2、4、6号定向天线。每个定向天线的-3dB波束宽度为60°，相邻定向天线(例如1号和2号定向天线)的-3dB波束在空域相交。间隔一个定向天线(例如1号和3号定向天线)的-8dB波束在空域相交。间隔两个定向天线(例如1号和4号定向天线)的-13dB波束在空域相交。定向天线波束在空域的交叉点仅用于确定本方法中所需要的设置门限的数值，可根据实际定向天线测试结果调整，不是强制要求。一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，实施的硬件平台如图1所示，方位向均匀分布的定向天线1-6，一个单刀六掷开关，一个单通道测向接收机，其中定向天线1-6分别与单刀六掷开关的六个输入口连接，单刀六掷开关的输出口连接到单通道测向接收机。单通道测向接收机提取信号幅度的主要处理流程如下：信号在单通道测向接收机内部，通过低噪声放大、下变频、滤波等处理后通过一个采样率为102.8MSPS的模数转换得到数字信号，再在FPGA内部进行一个2048点的DFT处理，在DFT结果内寻找幅度最大的点，将其幅度作为当频点的幅度最大值。测试步骤：控制单刀六掷开关分别导通1、3、5号定向天线，通过单通道测向接收机提取对应1、3、5号定向天线的信号幅度最大值；如果空域中存在信号，则已测试的1、3、5号定向天线中一定有一个定向天线测得的信号幅度最大值远大于或约等于相邻已测定向天线。当有一个定向天线(例如3号)测得的信号幅度最大值远大于(根据图2的天线波束相交情况设置门限T1)其他定向天线(1号和5号)时(定义为情况A)，则通过单刀六掷开关分别打开定向天线(3号)相邻位置的定向天线(2号和4号)，通过单通道测向接收机获取相邻定向天线(2号和4号)的信号幅度最大值。通过三天线比幅测向算法带入定向天线(3号)与相邻定向天线(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，其特征在于，包括在方位360°内均匀分布的N个定向天线，其中，N为大于或等于6的偶数，定向天线的输出端分别连接单刀N掷开关的不动端，单刀N掷开关的动端连接单通道测向接收机，测试步骤包括：/n步骤S100：控制单刀N掷开关依次导通第1，3，……，N-1个定向天线，单通道测向接收机分别提取第1，3，……，N-1个定向天线测得信号的信号幅度最大值；/n步骤S200：判断：是否存在一个定向天线：其信号幅度最大值最大且与其他定向天线的信号幅度最大值的差值大于预设门限T1，如果存在，则进入步骤S300；否则，判断是否存在两个定向天线：两者相邻导通且两者的信号幅度最大值的差值在预设门限T2内，若是，进入步骤S400；/n步骤S300：通过单刀N掷开关分别打开与信号幅度最大值最大的定向天线相邻的两个定向天线，通过单通道测向接收机分别获取相邻两个定向天线对应的信号幅度最大值，采用三天线比幅测向算法计算来波方向；/n步骤S400：通过单刀N掷开关打开位于相邻导通且信号幅度最大值差值在预设门限T2内的两个定向天线中间的定向天线，并通过单通道测向接收机获取信号幅度最大值，通过三天线比幅测向算法，计算信号来波方向。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高单通道比幅测向设备测向速度的方法，其特征在于，包括在方位360°内均匀分布的N个定向天线，其中，N为大于或等于6的偶数，定向天线的输出端分别连接单刀N掷开关的不动端，单刀N掷开关的动端连接单通道测向接收机，测试步骤包括：
步骤S100：控制单刀N掷开关依次导通第1，3，……，N-1个定向天线，单通道测向接收机分别提取第1，3，……，N-1个定向天线测得信号的信号幅度最大值；
步骤S200：判断：是否存在一个定向天线：其信号幅度最大值最大且与其他定向天线的信号幅度最大值的差值大于预设门限T1，如果存在，则进入步骤S300；否则，判断是否存在两个定向天线：两者相邻导通且两者的信号幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志海，莫舸舸，漆骐，韩兵，吴欣华，
申请(专利权)人：成都华日通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51