[发明专利]一种分布式非规则阵列短波测向的方法和系统

说明书

本发明提供了一种分布式非规则阵列短波测向的方法和系统，包括一个或多个天线阵列，多个测向接收机与中央控制器；每个天线阵列具有相对应的接收区域，每个天线阵列包括多个子阵列，每个子阵列具有相对应的子接收区域；本发明提供的系统及使用系统进行测向的方法通过多个子系统分别负责各自特定空域方向测向的方式，避免了地形条件对侧向系统的影响，具备了在复杂地形条件下部署测向系统的能力；测向接收机只从所对应的子阵列中获取接收信号，不同子阵列之间独立工作，因此不同测向接收机之间不要求时钟、频率等的同步，从而大大简化测向系统的软、硬件设计和制造成本。

技术领域

本发明涉及无线电测向技术领域，尤其涉及一种分布式非规则阵列短波测向的方法和系统。

背景技术

测向短波测向在短波监测网中具有十分重要的地位和作用。我国短波监测网建立较早，随着近年社会高速发展，各地无线电监测站的短波测向系统在发展中遇到了较多问题，主要包括：

(1)既有短波测向站性能恶化

短波测向站一般部署在地形开阔、电磁环境优良的地区。然而，由于近些年社会发展和城市化进程，多地无线电测向站周边的地形地貌较早期规化阶段变化较大，监测站周边人员活动也更加密集，恶化了短波测向站周边电磁环境。周边地形地貌和电磁环境的恶化，使各地短波测向站均出现性能恶化现象，部分既有测向站甚至已无法达到预期设计指标。例如，福建省无线电监测站测向场位于武夷山将口镇山区。测向场地建成初期，周边电磁环境良好。然而，随着合福高铁贯通，高铁线路距监测站最近距离不足400米。根据ITU、国内民用及军用无委建站标准，电气化铁路距离测向站应至少在1200米以上，将口测向站已无法达到预期设计要求。随着社会发展，此类问题将不断出现，建设新短波测向站已经迫在眉睫。

(2)新建短波测向站建设选址困难

虽然对新短波测向站的需求十分迫切，但新站选址却十分困难。目前,短波测向系统普遍采用短波天线阵测向，根据以往实践，短波天线阵对场地有严格的地形地貌要求，如地势平坦、面积较大等。同时，还要求短波天线阵周边电磁环境优良，以保证测向系统性能。由于对场地地形地貌和周边电磁环境要求严格，能够满足要求的测向场地较少，潜在站址资源十分短缺；另一方面，短波测向场占地较大，且无经济效益，与城市发展的矛盾日益显现，征地工作十分困难。目前，国家无线电监测中心针对北京站和福建站的新站选工作已经持续近八年，上述问题依然无法得到有效解决。

综上，站址资源短缺、征地困难，是阻碍短波测向系统发展的瓶颈问题。

目前，实际应用中的短波测向系统均采用天线阵列实现对来波信号方位的测定。根据短波测向系统所采用的阵列形式不同，可以将现有短波测向技术分为两类：标准阵列测向和非规则阵列测向。

(1)标准阵列测向

标准阵列测向指利用部署在标准测向场地上的平面天线阵列进行测向，常见的平面阵列结构如圆环阵列、三角形阵列等。

在测向方法上，标准阵列一般采用传统测向体制或空间谱测向体制。传统无线电测向体制利用天线的方向性实现对到达信号方向的测量。常用的方向性天线包括：环天线、艾德考克(Adcock)天线、乌兰韦伯尔天线等；常用的测向方法包括：最小信号测量、最大信号测量、相位比较测量等。目前，全国各地短波监测站中仍以传统测向体制为主，大多数监测站均采用了相位干涉仪体制执行短波测向任务。相比于传统的相位干涉仪体制，空间谱测向体制通过引入奇异值分解等现代信号处理手段，可以显著提高短波测向系统的测向灵敏度高，同时，空间谱测向体制还具备同频多信号的分辨能力，能够在同一频段对多个信号进行同时测向。空间谱测向体制属于新型测向体制，是短波监测系统未来的发展方向。目前，国家短波监测网中的部分监测站已经采用了空间谱测向体制。

(2)非规则阵列测向

标准阵列测向对测向场地及周边环境要求较高，导致了前述的站址选择问题。解决站址选择问题的一种方案是采用非规则天线阵列测向。