无线电移动监测车的监测测向

发布: 2010-10-19 12:28 | 作者: 石永新 | 来源: | 字体: 小中大

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　　无线电移动监测车是无线电监测测向的机动手段，可弥补固定监测站覆盖不足及现场监测测向需要。无线电移动监测车是用以完成重点区域、特殊领域的常规监测任务，及完成专项监测工作的主要技术手段。移动监测车一般集成固定站的主体部分，具有与固定站联合监测测向能力，同时在应急无线通信保障工作中可现场直接指挥并操纵监测网。

无线电移动监测车主要技术性能指标

　　无线电移动监测车的性能指标与固定监测站相比，有很多特殊的要求。以下详细列出各主要指标。

　　（1）系统接收灵敏度（带天馈线系统）

　　系统接收灵敏度主要是接收机灵敏度：当接收机的输出信噪比为12 dB时，其输入端所需要的最小射频信号强度。一般以系统最窄的接收带宽检测其灵敏度。

　　（2）系统测向灵敏度

　　系统测向灵敏度:在任意方位以强信号时示向度为基准，逐步减弱信号源的辐射值，直到示向度摆动并偏离基准值±3°时，测向天线位置场强仪接收的场强值即为系统的测向灵敏度。

　　系统测向灵敏度测量是在标准场地上进行，在给定的测向条件下，可以进行测向的电场强度越小，说明系统测向灵敏度就越高。

　　（3）系统测向准确度

　　系统测向准确度:在一定的信号电场强度下，测向设备测出的示向度与被测向目标的方位角之差的统计值。它取决于测向体制和天线、信道与计算显示等各部分的设计制造水平，一般为1°～3°。测向系统通常采用均方根值来表示系统测向精度指标。

　　系统测向准确度是在标准场地上进行，使用发射信号源，每隔一定方位角测量一次示向度，求出每次测向的误差值，测量时要在测向系统工作频率范围内的各个频率上进行测试，最后求出所有测向次数获得的角度误差的均方根值（RMS）。

　　（4）车体对测向系统的影响

　　如果天线离车顶高度小于1米，车体对移动测向的影响是不可忽略的。天线离车顶的高度越小，影响越严重。由于车体影响而产生的误差值对频率、电波相对车头的到达方向十分敏感，特别是在偏开车头±(30°～60°)和±(120°～150°)时，入射方向变化几度，那么车体影响带来的误差就可能由+20°变为-20°。

　　车体误差校正的惯用方法是测出误差校正表，通过计算机自动修正。实践证明误差校正表对频率或方位的慢变化误差有效，对快变化的误差特性几乎无效。科学的校正机理是把车体作为天线阵的一部分进行处理，根据最新资料显示，在30 MHz～3000 MHz频率内校正后测向精度可达到2°（RMS）。

　　（5）环境对测向系统的影响

　　无线电移动监测车在城市里测向时偶尔出现示向度乱摆、无法稳定，或者偏差较大的问题，这主要是建筑物、高压线、铁塔、巨型广告牌等的反射、仰角过高以及电波极性畸变等造成的。

　　移动监测车测向天线一般为有源天线，在靠近大功率发射源时易产生假信号。城市的街道和楼群中的多径反射，是影响测向精度的最主要因素；测向时测向天线与被测目标的垂直高度过大，也会产生较大误差。移动监测工作中，往往要将测向示向度与现场环境及信号场强相结合来判断信号的真实方位，尽可能选择较为理想的环境进行测向，减少由于环境和场地造成的测向误差。

无线电移动监测车的指标测试

　　根据国家无线电监测中心《超短波无线电测向系统验收测试方法》，测试场地应地面平坦开阔，周围没有高大建筑物和高压线等，电磁环境好，大小至少要有长15λ、宽10λ（λ为最低测试频率的波长），VHF测向系统最低频率一般为20 MHz,对应的波长λ为15米。无线电移动监测车的系统测向灵敏度指标测试和系统测向精度指标测试应标准场地上进行。

　　利用标准场地的测试是鉴定移动监测车系统唯一有效方法，以下详细介绍测试流程。

　　（1）系统灵敏度测试

　　移动监测车和场强仪呈180°架在旋转平台上（距地面高≥6米），被测系统调至发射源频率后，关闭发射源的射频输出，记下系统的输出噪声，然后接通射频信号，并调节输出强度，直到满足（信号+噪声）/噪声=12 dB为止。此时用场强仪测量等效点的场强，即为系统接收灵敏度。在超短波每隔50 MHz～100 MHz测试一次，短波每隔1 MHz测一次。

　　（2）系统测向灵敏度

　　移动监测车、场强仪和信号发射源呈180°架在旋转平台上（距地面高≥6米），以强信号时示向度为基准，逐步减弱信号源的强度，直到示向摆动并偏离基准±3°时，记录场强仪接收的场强值，一般取8次结果，算出均方根平均值（RMS）。

　　（3）系统测向精度

　　一般用旋转平台式进行测量。移动监测车停在平台上，信号发射源距离旋转平台≥75米。平台每次旋转10°，直到平台转动360°，差值作均方根平均值（RMS）统计，即为系统测向精度。要求频率间隔10 MHz进行全频段测试。

移动测向的主要误差分析

　　无线电移动监测车测向过程存在系统误差和主观误差。了解影响误差的因素，尽量减少和避免不利因素的影响，对移动车测向是大有益处的。下面详细对主要误差作介绍和分析。

　　（1）本机误差:本机误差是指由于测向系统（包括天线系统、终端测向设备）本身的缺陷导致测向过程中产生的示向度误差，对于本机误差，测向系统通过本身校准数据进行修正。

　　（2）环境和场地造成的误差:无线电测向的本质是通过测量电磁波传播的波阵面的法线方向来确定被测电台的方向。因此，地形不平坦开阔，场地导电性能不均匀，周围存在诸如高大建筑物、其他天线、高压线、山脉等所产生的二次辐射场，都会使电磁波的波阵面发生畸变而引起测向误差。一般情况下，二次辐射场可分解为相对主场的同相分量和异相分量两部分，同相分量会引起示向度误差，异相分量会引起示向度模糊。

　　在实际工作中，由于选择测向场地的不同，会经常遇到由二次辐射场造成示向度误差或示向度模糊的现象，因此利用移动监测车进行测向时，应尽可能选择较为理想的环境进行测向，避免周围环境和场地的影响，从而得到可靠的示向度指示，减小由于环境和场地造成的测向误差。

　　（3）测量误差:测量误差是指由于测向操作人员在视觉、听觉、参数设置或读取示向度测向过程中所产生的人为误差，也称主观误差。即使同一台测向设备，对同一个目标电台测向，不同的人去操作，可能会得到不同的测向结果。

　　主观误差与操作人员的技术水平、熟练程度、工作经验、行为状态等因素有关。因此，监测人员需要不断地加深对设备工作机理的理解，积累实际操作经验。

　　（4）极化误差:一般情况下，测向系统接收的电磁波不是单一极化方式的电磁波，而是包含水平极化分量和垂直极化分量，从而产生极化误差。

　　极化误差意味着测向天线与入射波的极化平面有一定的角度差。测向系统对极化波的响应主要决定于所用的天线系统，也与测向方法有关。

无线电移动监测车测向定位方法

　　利用无线电移动监测车进行测向有两种方法:远距离法和归航法。

　　(1) 远距离法（单站多点交汇定位法）

　　远距离法是指移动监测车离开目标发射机适当距离的固定处获得几个独立的示向度测量方法。适当距离可以按照测向系统的精确度、附近环境等因素确定。在不同的位置利用监测车获得可靠的示向线后，再结合三角交叉法定位。现在移动监测车的软件都有单站多点定位功能，每次测向的示向线在电子地图上保存下来，多个示向线会在电子地图上交汇出一个区域。

　　运距离法有一些缺点：测量场地不理想时，地面物体对精确度影响较大;移动监测车在多个位置不能进行同时测向;移动状态的发射源将引起定位误差。

　　(2) 归航法

　　归航法利用移动监测车由远距离位置向发射源靠近监测，主要是沿着示向线前进。在运动过程中，移动监测车会遇到建筑物、高压线等因素影响，示向度会产生偏差。但因为在很长的基线上又有合理的时间，只要沿着确定示向线方向运动，这些偏差可以忽略。

　　归航法在查处无线电干扰时，十分有效。当接近发射源时，接收机的信号电平会越来越大，用测向示向度与信号场强相结合来判断信号的真实方位。

使用无线电移动监测车需要注意的问题

　　无线电移动监测车在干扰查处中作用重大。而要使移动监测车发挥最佳效用，需要做好全面而周详的准备工作。

　　5.1 监测测向前的准备工作

　　移动监测车工作前要对整个系统进行测试检验，保证系统正常工作。

　　（1）供电系统

　　检查UPS电源是否有足够的电量，以确保测向时整个系统正常工作，同时应检查逆变器等供电设备是否工作正常，以利用逆变器给系统设备供电。

　　（2）测向系统

　　可以利用对讲机或其他信号源，围绕移动监测车进行简单的测试检验，测试时应选择不同的方向，以保证测向系统工作在正常的范围。

　　（3）电子罗盘

　　将移动监测车进行圆周运动，观察电子罗盘指示的数值是否正常。可以直接通过测向机观察电子罗盘数据，也可以用软件读取电子罗盘数据。在系统联网状态，在电子地图上显示时，测得的示向度是以正北方向为基准的，需要考虑当地的磁偏角。

　　（4）GPS全球定位系统

　　可以将移动监测车在确定的路线上运动，检查GPS定位系统是否工作正常，同时在电子地图上观察移动监测车的运行轨迹是否同实际相符，否则需要对GPS数据进行修正。

　　5.2 监测测向设备参数设置

　　以DDF190测向机为例，其需要设置的主要参数如下:

　　◆ 测向带宽（Bandwidth）:通过BW+键和BW-键进行调整设置，设置的带宽应尽可能同信号带宽相一致。

　　◆ 积分时间（Averaging time）:通过AVG+ 键和AVG-键进行调整设置，较大的积分时间设置，可以获得稳定的示向度和需要的信号强度，另一方面，增加积分时间，会使示向度数值显示变慢，因此，应根据需要设置合适的积分时间。一般积分时间设置为500 ms为宜。

　　◆ 测向模式（Mode）:测向模式分为三种模式。

　　正常模式（Normal）:示向线的显示需要满足以下条件，信号电平超过设置的门限电平;示向度质量超过设置的最小质量门限;积分时间≤信号持续时间。

　　连续模式（Continous）:连续测向，不考虑电平门限和质量门限。

　　脉冲模式（Gate）:用于对脉冲信号进行测向，积分时间与脉冲信号上升时间有关，需要考虑电平门限和质量门限。

　　◆ 电平门限（Squelch）:在移动监测车使用中，建议测向模式设置为正常模式（NORM），电平门限（squelch threshold）设置为最小，因为由于多径传播效应，电平会有一定的变化。

　　◆ 最小质量门限（Minimum Quality）:当移动监测车在高山或建筑物周围测向时，特别是在运动过程中，示向度值和质量值会受到很大影响。因此需要设置最小质量门限。如果质量低于设置的质量门限，上一次获得的示向度数值将被显示，直到设置的驻留时间（DWELL TIME）过去，或质量再一次超过质量门限才会显示。

　　5.3 监测车参数设置

　　移动监测车在城市里测向、搜索目标电台时的具体设备参数设置建议如下所示。

　　接收机:

　　频率（Frequency）----------设置到目标电台的频率上;

　　带宽（Bnadwidth）----------根据目标电台信号带宽进行设置;

　　自动频率控制（AFC）-------设置为关（OFF）;

　　其他参数根据情况进行设置。

　　测向机（EBD190）:

　　测向模式（Mode）-----------正常（NORM）;

　　电平门限（Squelch）-----------0（可根据实际情况进行调整）;

　　最小质量门限（Min Quality）-----------0（可根据实际情况进行调整）;

　　积分时间（AVG）---------------500 ms;

　　测向带宽（BW）----------------根据目标电台信号带宽进行设置;

　　驻留时间（Dwell Time）--------5s。

无线电移动监测车使用总结

　　利用移动监测车在城市中搜索目标电台，要避开建筑物、金属栅栏及高山等。

　　示向度测定需要连续观测，并注意长时间的变化。不稳定的短时间变化可以忽略，尤其当移动监测车停在高大建筑物、山脚下、金属栅栏附近时，这种变化必须忽略。在一定范围内的示向度数值变化（±30°），其示向度结果应选择平均示向度，并根据平均示向度继续跟踪目标电台。同时应观察信号电平的变化（在运动过程中，信号电平值也应取平均值）是否同运动方向及示向度指示相一致。

　　当示向度指示发生180°变化时，通常指示已经过了目标电台，最好的办法是选择移动监测车相对目标电台90°测试。

　　对于建筑物上或空旷场地上的目标电台，比较容易找到，而对于建筑物内的目标电台搜索，可以借助手持设备，如利用配有HE200定向天线的EB200接收机搜索。

　　参考资料

　　[1] 《无线电通讯测向》

　　[2] 《无线电监测与测向》

　　[3] 《Digital Direction Finder R&S DDF190》

　　[4] 《超短波无线电测向系统验收测试方法》

　　[5] 《频谱监测手册》

作者：石永新来源：中国无线电管理