基于空间谱估计算法的短波测向系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及无线定位技术中的短波测向系统，具体指一种基于空间谱估计算法的短波测向系统，其包括16路圆形天线、16路数字接收机、信号处理机和终端，每一路所述数字接收机均包括射频前端以及模数转换器ADC，所述天线连接至射频前端，所述射频前端连接至模数转换器ADC，所述模数转换器ADC连接至信号处理机，所述信号处理机连接至终端。本新型的优点在于：通过该短波测向系统，能够实现利用无线信号特征来判定某一半径范围内无线信号发射终端物理位置，以及可以评估它的发射机功率、有效覆盖区等参数，大大提高实验任务的效率以及反应速度。
【专利说明】基于空间谱估计算法的短波测向系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线定位技术中的短波测向系统，具体指一种基于空间谱估计算法的短波测向系统。
【背景技术】
[0002]无线定位技术(DOA)是利用无线信号特征来判定某一半径范围内无线信号发射终端物理位置的一种方法。无线定位技术被广泛的应用于移动通信、勘探、生物医学及军事侦察、电子对抗等领域。
[0003]目前主要有以下几种短波测向技术:
[0004]I)方向图测向
[0005]利用强方向性天线或者天线阵进行360°全向扫描，利用接收到的信号的最强点或者最弱点搜索出入射波方向。如旋转环或交义环天线测向机，间隔双环测向机旋转角度计式的Adcock测向机，乌兰韦伯测向机等，乌兰韦伯测向为大基础测向，具有测向灵敏度、准确度高，并具有很强的抗同信道干扰能力；缺点是占用场地大，测向时间较慢。
[0006]2)振幅法测向
[0007]利用两付完全相同的同心正交的天线对，具有两组正交的“8”字型方向图，从某一方位角入射的电波，在两天线对上产生的电势的幅度，与入射方位角的正弦或余弦成比例。分别加到阴极射线管的垂直和水平偏转板上，荧光屏上显示为一直线(或椭圆的长轴)与垂直轴的夹角即为示向度，采用这种技术被称为沃森-瓦特(Watson-watt)测向机，是小基础视觉测向设备，测向速度快，抗干扰能力强。缺点是对双通道接收机的一致性要求高，制造相对复杂。
[0008]3)比相法测向
[0009]所谓比相位法测向，就是根据测向天线系统接收同一信号的相对相位差来确定信号的到达角，也可以通过相位差解调出角度误差信号，驱动天线对辐射源实施被动跟踪。由于相对相位差来源于相对波程差与波长的比值，而雷达信号的波长较短，相位变化对波程差很灵敏，因此相位法测向的无模糊测角范围较小，天线系统较集中(基线较短)。
[0010]4)多普勒测向
[0011]应用多普勒效应的原理，用一根天线沿圆周运动，当天线运动方向与电波的传播方向相反时，天线响应信号的频率升高；天线运动方向与传播方向相同时，天线响应信号的频率降低；天线运动方向与电波传播方向垂直时。天线响应信号的频率不变。这种响应信号的频率变化称多普勒谱移。多普勒频移是从正值到负值周期性的变化，为零点时天线在圆周上所处位置的法线指向辐射源，由此确定电波入射方位。多普勒测向是采用大基础天线阵，测向的准确度高，极化误差较小，缺点是抗干扰性差。
[0012]5)空间谱估计测向
[0013]空间谱估计测向主要根据无线电波信号(电磁波)为时域函数，以功率谱密度为频域函数，应用了一对付里叶变换，采用无线电技术和谱估计方法来确定空间入射来波的方向，被称为高精度、高分辨力的测向。
[0014]目前基于空间谱估计有多种实现算法，主要有线性预测算法、多重信号分类(MUSIC)算法、最大似然及子空间拟合算法、旋转不变子空间算法等算法。其中多重信号分类(MUSIC)算法是Schmidt R O等人在1979年提出的。这一算法的提出开创了空间谱估计算法研宄的新时代，促进了特征结构类算法的兴起和发展，该算法已经成为空间谱估计理论体系中的标志性算法。
【发明内容】
[0015]本实用新型的目的就是要针对在无线定位技术(DOA)进行实验时，由于没有对方发射机位置、主方向等数据，往往是只覆盖了监测点所在区域，或者出现同一部对方发射机需要我方多部发射机也无法有效压制的情况。如果得知对方发射机位置，就可以评估它的发射机功率、有效覆盖区等参数。可以大大提高实验任务的效率以及反应速度。为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于空间谱估计算法的短波测向系统。
[0016]为实现上述目的，本实用新型技术方案如下:一种基于空间谱估计算法的短波测向系统，其包括16路圆形天线、16路数字接收机、信号处理机和终端，每一路所述数字接收机均包括射频前端以及模数转换器ADC，所述天线连接至射频前端，所述射频前端连接至模数转换器ADC，所述模数转换器ADC连接至信号处理机，所述信号处理机连接至终端。
[0017]进一步，所述数字接收机中的射频前端包括一个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器，所述高性能抗混叠滤波器包括第一带通滤波器BPF、低噪声放大器LNA、混频器MIXER、第二带通滤波器BPF、本振，上述各部分连接关系为所述第一带通滤波器BPF连接所述低噪声放大器LNA、所述低噪声放大器LNA与所述本振均连接至所述混频器MIXER，所述混频器MIXER连接至所述第二带通滤波器BPF，所述高性能抗混叠滤波器的第二带通滤波器BPF连接至自动增益控制AGC，最后所述自动增益控制AGC连接至模数转换器ADC。
[0018]本实用新型的优点在于:该基于空间谱估计算法的短波测向系统采用空间谱算法，其计算精度较高，可以同时对多个入射波进行测向，并且可以有效的分辨出相干信号，由于天线阵所需占地面积较大，不适于移动空间使用，可以在固定站采用空间谱估计的方式来实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为一种基于空间谱估计算法的短波测向系统的结构示意图。
[0020]图2为数字接收机中的射频前端结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0022]如图1-2所示，一种基于空间谱估计算法的短波测向系统，其包括16路圆形天线、16路数字接收机、信号处理机和终端，每一路所述数字接收机均包括射频前端以及模数转换器ADC，所述天线连接至射频前端，所述射频前端连接至模数转换器ADC，所述模数转换器ADC连接至信号处理机，所述信号处理机连接至终端。
[0023]进一步，所述数字接收机中的射频前端包括一个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器，所述高性能抗混叠滤波器包括第一带通滤波器BPF、低噪声放大器LNA、混频器MIXER、第二带通滤波器BPF、本振，上述各部分连接关系为所述第一带通滤波器BPF连接所述低噪声放大器LNA、所述低噪声放大器LNA与所述本振均连接至所述混频器MIXER，所述混频器MIXER连接至所述第二带通滤波器BPF，所述高性能抗混叠滤波器的第二带通滤波器BPF连接至自动增益控制AGC，最后所述自动增益控制AGC连接至模数转换器ADC。
[0024]本实用新型的基于空间谱估计算法的短波测向系统采用空间谱算法，其计算精度较高，可以同时对多个入射波进行测向，并且可以有效的分辨出相干信号，由于天线阵所需占地面积较大，不适于移动空间使用，可以在固定站采用空间谱估计的方式来实现。
【权利要求】
1.一种基于空间谱估计算法的短波测向系统，其特征在于:其包括16路圆形天线、16路数字接收机、信号处理机和终端，每一路所述数字接收机均包括射频前端以及模数转换器八IX:，所述天线连接至射频前端，所述射频前端连接至模数转换器仙0，所述模数转换器八IX:连接至信号处理机，所述信号处理机连接至终端。
2.根据权利要求1所述的基于空间谱估计算法的短波测向系统，其特征在于:数字接收机中的射频前端包括一个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器，所述高性能抗混叠滤波器包括第一带通滤波器8？？、低噪声放大器[嫩、混频器11X21第二带通滤波器8？？、本振，其各部分连接关系为所述第一带通滤波器8？？连接所述低噪声放大器1嫩、所述低噪声放大器I嫩与所述本振均连接至所述混频器11X21所述混频器11X21？连接至所述第二带通滤波器8？？，所述高性能抗混叠滤波器的第二带通滤波器8？？连接至自动增益控制八％，最后所述自动增益控制连接至模数转换器八00。
【文档编号】G01S3/74GK204203457SQ201420726305
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】宁晓卫, 王磊, 马红勇 申请人:宁晓卫, 王磊, 马红勇