实时全方位扫描无线电环境监测系统技术方案

本公开涉及一种实时全方位扫描无线电环境监测系统，所述系统包括：接收模块，预处理模块，处理模块，用于：对各个数字信号分别进行多相滤波，得到各个数字信号对应的多个频率分量；获取多组方向权重参数，每组方向权重参数包括多个方向权重参数，各组方向权重参数对应各个方向；利用各个数字信号对应的多个频率分量及所述多组方向权重参数得到各个频率在各个方向上的功率谱数据；根据各个频率在各个方向上的功率谱数据或所述多个数字信号得到全向无线电信号的总功率谱数据。本公开实施例可以在快速实时对360

【技术实现步骤摘要】
实时全方位扫描无线电环境监测系统


[0001]本公开涉及无线电环境监测
，尤其涉及一种实时全方位扫描无线电环境监测系统。

技术介绍

[0002]好的射电天文望远镜台址如FAST经过长期的无线电环境测试，来之不易。长期观测同步的无线电环境监测是射电望远镜接收机更新、滤波器设计、观测数据评估、干扰消除方案的唯一支撑手段。同时随着射电天文自身的发展，检测到更多新的谱线不在被分配的射电天文频段内，河外星系中，谱线红移到已分配的频带之外，几乎所有的射电天文业务所用的频段在相邻频段都存在其他有源业务，为此射电天文台址的无线电宽带环境监测、评估与保护尤为重要。
[0003]美国GBT(Green Bank Telescope)射电望远镜建有专门的RFI监测站，进行RFI的监测和研究，并已开始RFI的常规化监测，甚至直接利用望远镜在空闲时间进行RFI监测荷兰ATSRON研究所运行的WSRT望远镜，每天均进行RFI测试，统计干扰信号的幅度随时间的变化，以期得到RFI的变化规律。
[0004]但是随着电子技术的发展，越来越多的无线电频段被使用，特别是由于通信手段的不同，诸如今年来兴起的低轨通信小卫星、5G微基站、蓝牙、NB
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IOT等技术等广泛使用，这些干扰具有偶发性、瞬时性，发射时间也出现了大量的非稳定性表现，且来源多种，有直射、散射、多径等多种传播途径。为此即使已经获得良好无线电环境监测的台址，也会潜在多种不确定的干扰影响因素，例如，“星链”计划实施以来，预计发射上万颗低轨卫星，不仅在光学波段，在通信频段也对射电天文造成影响
[0005]为此，在目前新电子技术迅猛发展的背景下，即使是在无线电宁静区的优良射电天文台址，也需要在望远镜建成后进行长期无线电环境的监测和评估，即无线电环境监测和干扰分析工作也要“与时俱进”。如果能同时获得全方位各角度上的无线电环境信息，可以综合分析整个台址内多个角度的无线电环境恶化情况。
[0006]目前的无线电环境测量多采用机械转台为平台方案，由于机械转台转动存在一定的时间，为此不能实时获得全方位各角度的无线电干扰频谱情况，对于短时、暂现干扰难以捕捉，而目前大部分射电天文观测的数据效果可能就是受到这些偶发性干扰影响。
[0007]如果能在不增加后端硬件成本的前提下，快速实时对360
°
全方位的无线电环境情况进行评估，这对于快速捕获短时无线电干扰，实时评估整个台址的无线电环境情况，扣除被RFI“污染”的数据，提高观测数据质量，具有重要意义。

技术实现思路

[0008]根据本公开的一方面，提供了一种实时全方位扫描无线电环境监测系统，所述系统包括：
[0009]接收模块，包括多组接收单元，每组接收单元包括天线阵元及接收机，所述接收模
块用于对无线电环境进行扫描，并接收全向无线电信号；
[0010]预处理模块，连接于所述接收模块，用于对各组接收单元接收到的全向无线电信号分别进行预处理，以得到与各个全向无线电信号对应的多个数字信号；
[0011]处理模块，连接于所述预处理模块，用于：
[0012]对各个数字信号分别进行多相滤波，得到各个数字信号对应的多个频率分量；
[0013]获取多组方向权重参数，每组方向权重参数包括多个方向权重参数，各组方向权重参数对应各个方向；
[0014]利用各个数字信号对应的多个频率分量及所述多组方向权重参数得到各个频率在各个方向上的功率谱数据；
[0015]根据各个频率在各个方向上的功率谱数据或所述多个数字信号得到全向无线电信号的总功率谱数据。
[0016]在一种可能的实施方式中，所述利用各个数字信号对应的多个频率分量及所述多组方向权重参数得到各个频率在各个方向上的功率谱数据，包括：
[0017]将各个数字信号对应的多个频率分量中频率相同的频率分量与各组方向权重参数中的各个方向权重参数分别相乘，得到多组乘法结果，其中每组乘法结果包括多个乘法结果，且各组乘法结果对应各个方向；
[0018]将各组乘法结果中的各个乘法结果分别进行累加处理，得到该相同的频率分量在多个方向的波束合成数据；
[0019]利用各个所述波束合成数据得到该相同的频率分量在各个方向上的功率谱数据。
[0020]在一种可能的实施方式中，所述利用各个所述波束合成数据得到该相同的频率分量在各个方向上的功率谱数据，包括：
[0021]对所述波束合成数据进行傅里叶变换，得到变换结果；
[0022]根据所述变换结果得到功率谱；
[0023]对所述功率谱进行积分，得到平均功率谱，其中，所述功率谱数据为所述平均功率谱。
[0024]在一种可能的实施方式中，所述处理模块包括乘法单元及加法单元，所述乘法单元包括多个乘法器，所述加法单元包括多个加法器，所述乘法器用于实现频率分量与方向权重参数的乘法操作，所述加法器用于实现各个乘法结果的累加操作。
[0025]在一种可能的实施方式中，所述处理模块包括多个乘累加器，所述乘累加器用于实现频率分量与方向权重参数的乘法操作，并实现各个乘法结果的累加操作。
[0026]在一种可能的实施方式中，所述根据各个频率在各个方向上的功率谱数据或所述多个数字信号得到全向无线电信号的总功率谱数据，包括：
[0027]将各个频率在各个方向上的功率谱数据进行加和处理，得到所述总功率谱数据；或
[0028]根据积分时间周期接收到的数字信号的平方之和、及数字信号的数目得到所述总功率数据。
[0029]在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：
[0030]控制模块，连接于所述处理模块，用于：
[0031]接收各个频率在各个方向上的功率谱数据，存储并展示第一频谱数据，所述第一
频谱数据包括时间、方向角及对应的功率谱数据；和/或
[0032]接收所述总功率谱数据，存储并展示第二频谱数据，所述第二频谱数据包括方向角、对应方向角频段的总功率谱数据。
[0033]在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：
[0034]配置所述处理模块的处理参数，所述处理参数包括中心频率、带宽频段、工作模式、频谱分辨率、积分时间、多组方向权重参数及对应方向角的至少一种，所述工作模式包括存储并展示第一频谱数据、和/或、存储并展示第二频谱数据。
[0035]在一种可能的实施方式中，所述天线阵元包括全向天线，所述接收机包括低噪声放大器，所述接收单元的数目为大于3的整数。
[0036]在一种可能的实施方式中，所述预处理模块包括多组第一预处理单元，所述第一预处理单元包括下变频器、放大器、模数转换器，所述下变频器用于对接收机输出的天线信号进行下变频，所述放大器用于对下变频信号进行二级放大，所述模数转换器用于对二级放大信号进行模数转换得到数字信号。
[0037]在一种可能的实施方式中，所述预处理模块包括多组第二预处理单元，所述第二预处理单元基于软件定义无线电SDR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时全方位扫描无线电环境监测系统，其特征在于，所述系统包括：接收模块，包括多组接收单元，每组接收单元包括天线阵元及接收机，所述接收模块用于对无线电环境进行扫描，并接收全向无线电信号；预处理模块，连接于所述接收模块，用于对各组接收单元接收到的全向无线电信号分别进行预处理，以得到与各个全向无线电信号对应的多个数字信号；处理模块，连接于所述预处理模块，用于：对各个数字信号分别进行多相滤波，得到各个数字信号对应的多个频率分量；获取多组方向权重参数，每组方向权重参数包括多个方向权重参数，各组方向权重参数对应各个方向；利用各个数字信号对应的多个频率分量及所述多组方向权重参数得到各个频率在各个方向上的功率谱数据；根据各个频率在各个方向上的功率谱数据或所述多个数字信号得到全向无线电信号的总功率谱数据。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述利用各个数字信号对应的多个频率分量及所述多组方向权重参数得到各个频率在各个方向上的功率谱数据，包括：将各个数字信号对应的多个频率分量中频率相同的频率分量与各组方向权重参数中的各个方向权重参数分别相乘，得到多组乘法结果，其中每组乘法结果包括多个乘法结果，且各组乘法结果对应各个方向；将各组乘法结果中的各个乘法结果分别进行累加处理，得到该相同的频率分量在多个方向的波束合成数据；利用各个所述波束合成数据得到该相同的频率分量在各个方向上的功率谱数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述利用各个所述波束合成数据得到该相同的频率分量在各个方向上的功率谱数据，包括：对所述波束合成数据进行傅里叶变换，得到变换结果；根据所述变换结果得到功率谱；对所述功率谱进行积分，得到平均功率谱，其中，所述功率谱数据为所述平均功率谱。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括乘法单元及加法单元，所述乘法单元包括多个乘法器，所述加法单元包括多个加法器，所述乘法器用于实现频率分量与方向权重参数的乘法操作，所述加法器用于实现各个乘法结果的累加...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亮，程翥，刘海涛，刘天康，田斌，张宁，黄启量，李升阳，扎姆里，
申请(专利权)人：湖南坤雷科技有限公司国家无线电监测中心乌鲁木齐监测站云南省无线电监测中心马来亚大学，
类型：发明
国别省市：