基于空間譜估計算法的短波測向系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及無線定位技術中的短波測向系統，具體指一種基于空間譜估計算法的短波測向系統，其包括16路圓形天線、16路數字接收機、信號處理機和終端，每一路所述數字接收機均包括射頻前端以及模數轉換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數轉換器ADC，所述模數轉換器ADC連接至信號處理機，所述信號處理機連接至終端。本新型的優點在于：通過該短波測向系統，能夠實現利用無線信號特征來判定某一半徑范圍內無線信號發射終端物理位置，以及可以評估它的發射機功率、有效覆蓋區等參數，大大提高實驗任務的效率以及反應速度。
【專利說明】基于空間譜估計算法的短波測向系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無線定位技術中的短波測向系統，具體指一種基于空間譜估計算法的短波測向系統。
【背景技術】
[0002]無線定位技術(DOA)是利用無線信號特征來判定某一半徑范圍內無線信號發射終端物理位置的一種方法。無線定位技術被廣泛的應用于移動通信、勘探、生物醫學及軍事偵察、電子對抗等領域。
[0003]目前主要有以下幾種短波測向技術:
[0004]I)方向圖測向
[0005]利用強方向性天線或者天線陣進行360°全向掃描，利用接收到的信號的最強點或者最弱點搜索出入射波方向。如旋轉環或交義環天線測向機，間隔雙環測向機旋轉角度計式的Adcock測向機，烏蘭韋伯測向機等，烏蘭韋伯測向為大基礎測向，具有測向靈敏度、準確度高，并具有很強的抗同信道干擾能力；缺點是占用場地大，測向時間較慢。
[0006]2)振幅法測向
[0007]利用兩付完全相同的同心正交的天線對，具有兩組正交的“8”字型方向圖，從某一方位角入射的電波，在兩天線對上產生的電勢的幅度，與入射方位角的正弦或余弦成比例。分別加到陰極射線管的垂直和水平偏轉板上，熒光屏上顯示為一直線(或橢圓的長軸)與垂直軸的夾角即為示向度，采用這種技術被稱為沃森-瓦特(Watson-watt)測向機，是小基礎視覺測向設備，測向速度快，抗干擾能力強。缺點是對雙通道接收機的一致性要求高，制造相對復雜。
[0008]3)比相法測向
[0009]所謂比相位法測向，就是根據測向天線系統接收同一信號的相對相位差來確定信號的到達角，也可以通過相位差解調出角度誤差信號，驅動天線對輻射源實施被動跟蹤。由于相對相位差來源于相對波程差與波長的比值，而雷達信號的波長較短，相位變化對波程差很靈敏，因此相位法測向的無模糊測角范圍較小，天線系統較集中(基線較短)。
[0010]4)多普勒測向
[0011]應用多普勒效應的原理，用一根天線沿圓周運動，當天線運動方向與電波的傳播方向相反時，天線響應信號的頻率升高；天線運動方向與傳播方向相同時，天線響應信號的頻率降低；天線運動方向與電波傳播方向垂直時。天線響應信號的頻率不變。這種響應信號的頻率變化稱多普勒譜移。多普勒頻移是從正值到負值周期性的變化，為零點時天線在圓周上所處位置的法線指向輻射源，由此確定電波入射方位。多普勒測向是采用大基礎天線陣，測向的準確度高，極化誤差較小，缺點是抗干擾性差。
[0012]5)空間譜估計測向
[0013]空間譜估計測向主要根據無線電波信號(電磁波)為時域函數，以功率譜密度為頻域函數，應用了一對付里葉變換，采用無線電技術和譜估計方法來確定空間入射來波的方向，被稱為高精度、高分辨力的測向。
[0014]目前基于空間譜估計有多種實現算法，主要有線性預測算法、多重信號分類(MUSIC)算法、最大似然及子空間擬合算法、旋轉不變子空間算法等算法。其中多重信號分類(MUSIC)算法是Schmidt R O等人在1979年提出的。這一算法的提出開創了空間譜估計算法研宄的新時代，促進了特征結構類算法的興起和發展，該算法已經成為空間譜估計理論體系中的標志性算法。
【發明內容】
[0015]本實用新型的目的就是要針對在無線定位技術(DOA)進行實驗時，由于沒有對方發射機位置、主方向等數據，往往是只覆蓋了監測點所在區域，或者出現同一部對方發射機需要我方多部發射機也無法有效壓制的情況。如果得知對方發射機位置，就可以評估它的發射機功率、有效覆蓋區等參數。可以大大提高實驗任務的效率以及反應速度。為了克服現有技術存在的缺陷，提供一種基于空間譜估計算法的短波測向系統。
[0016]為實現上述目的，本實用新型技術方案如下:一種基于空間譜估計算法的短波測向系統，其包括16路圓形天線、16路數字接收機、信號處理機和終端，每一路所述數字接收機均包括射頻前端以及模數轉換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數轉換器ADC，所述模數轉換器ADC連接至信號處理機，所述信號處理機連接至終端。
[0017]進一步，所述數字接收機中的射頻前端包括一個中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器BPF、低噪聲放大器LNA、混頻器MIXER、第二帶通濾波器BPF、本振，上述各部分連接關系為所述第一帶通濾波器BPF連接所述低噪聲放大器LNA、所述低噪聲放大器LNA與所述本振均連接至所述混頻器MIXER，所述混頻器MIXER連接至所述第二帶通濾波器BPF，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器BPF連接至自動增益控制AGC，最后所述自動增益控制AGC連接至模數轉換器ADC。
[0018]本實用新型的優點在于:該基于空間譜估計算法的短波測向系統采用空間譜算法，其計算精度較高，可以同時對多個入射波進行測向，并且可以有效的分辨出相干信號，由于天線陣所需占地面積較大，不適于移動空間使用，可以在固定站采用空間譜估計的方式來實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為一種基于空間譜估計算法的短波測向系統的結構示意圖。
[0020]圖2為數字接收機中的射頻前端結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1-2所示，一種基于空間譜估計算法的短波測向系統，其包括16路圓形天線、16路數字接收機、信號處理機和終端，每一路所述數字接收機均包括射頻前端以及模數轉換器ADC，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數轉換器ADC，所述模數轉換器ADC連接至信號處理機，所述信號處理機連接至終端。
[0023]進一步，所述數字接收機中的射頻前端包括一個中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器BPF、低噪聲放大器LNA、混頻器MIXER、第二帶通濾波器BPF、本振，上述各部分連接關系為所述第一帶通濾波器BPF連接所述低噪聲放大器LNA、所述低噪聲放大器LNA與所述本振均連接至所述混頻器MIXER，所述混頻器MIXER連接至所述第二帶通濾波器BPF，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器BPF連接至自動增益控制AGC，最后所述自動增益控制AGC連接至模數轉換器ADC。
[0024]本實用新型的基于空間譜估計算法的短波測向系統采用空間譜算法，其計算精度較高，可以同時對多個入射波進行測向，并且可以有效的分辨出相干信號，由于天線陣所需占地面積較大，不適于移動空間使用，可以在固定站采用空間譜估計的方式來實現。
【權利要求】
1.一種基于空間譜估計算法的短波測向系統，其特征在于:其包括16路圓形天線、16路數字接收機、信號處理機和終端，每一路所述數字接收機均包括射頻前端以及模數轉換器八IX:，所述天線連接至射頻前端，所述射頻前端連接至模數轉換器仙0，所述模數轉換器八IX:連接至信號處理機，所述信號處理機連接至終端。
2.根據權利要求1所述的基于空間譜估計算法的短波測向系統，其特征在于:數字接收機中的射頻前端包括一個中心頻率固定的高性能抗混疊濾波器，所述高性能抗混疊濾波器包括第一帶通濾波器8？？、低噪聲放大器[嫩、混頻器11X21第二帶通濾波器8？？、本振，其各部分連接關系為所述第一帶通濾波器8？？連接所述低噪聲放大器1嫩、所述低噪聲放大器I嫩與所述本振均連接至所述混頻器11X21所述混頻器11X21？連接至所述第二帶通濾波器8？？，所述高性能抗混疊濾波器的第二帶通濾波器8？？連接至自動增益控制八％，最后所述自動增益控制連接至模數轉換器八00。
【文檔編號】G01S3/74GK204203457SQ201420726305
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】寧曉衛, 王磊, 馬紅勇 申請人:寧曉衛, 王磊, 馬紅勇