首 页文档资料下载资料维修视频包年699元
请登录  |  免费注册
当前位置:精通维修下载 > 文档资料 > 家电技术 > 单元电路介绍 > 其它电路
一种新算法的干扰信号侦测、追踪与定位系统设计
来源:本站整理  作者:佚名  2011-04-11 15:47:34



在大型集会场合,武警、公安在复杂电磁环境下要求快速准确传递信息,完成执勤、处突和反恐等任务,而自然环境和人为干扰将直接影响信息传输。准确侦测定位干扰信号。可以及时了解干扰环境的组成、特点和电磁态势,有助于做出正确的应对措施。目前,国内外虽均有用于电磁检测的设备,但价格昂贵,因此提出一种新算法的干扰信号侦测、追踪与定位系统,该系统设计的硬件设备、电路设计简单。并具有小型灵活、简单实用、性价比高等特性。

新算法与经典算法比较

  传统目标源定位中,计算目标源经度和纬度的经典算法主要有2种:一是“两点定位法”,即2条相对干扰源的定向射线(由测量时,定向天线给出的方向)交于一点,则这一交点,就是所要求的目标点,如图l所示。

两点定位法

  这种算法缺点是在求解干扰源C的经、纬度过程需考虑的情况较多。例如求解过程中,以测量点A为例,A点的经度可能比B点高,或比B点低;A点的纬度可能比 B点高,或比B点低,这共有4种情况,再加上干扰点C的每一种情况对应的2种不确定性,那么实际C点在求解过程中可能性共有4×4=16种。那么至少要编写16个子程序,其编程过程异常复杂,且易于出错。

  二是“双曲线定位法”,该定位法是以三个测量点中的任意两个为双曲线的焦点,并作两对双曲线,这两对双曲线必然有交点,该交点就是所求的干扰点。但这种方法也存在多种情况,分析比较复杂。因此基于该系统设计的要求,提出了一种新的定位算法。

  该新算法主要优点:建立数学模型,简洁、明了和直观地分析问题;极大改进“两点定位法”,避免各种复杂、繁琐情况的出现,避免因南北半球或者经、纬度的矢量性而产生的计算错误;简化系统程序的复杂程度,提高程序的运行速率,缩短程序运行的周期,从而加快干扰源的追踪和定位;精简系统设备,降低设备成本,扩展原有系统功能。

 系统算法

  该系统设计的核心算法可分成两部分,一是干扰点的跟踪和定位,也就是求解干扰源经、纬度;二是求解距离,即求解干扰源C与测量点A和B的距离。软件设计时,以模块化的设计思想,结合TMS320F2812的指令及其硬件的结构特点,系统软件设计分为算法主程序和A/D转换程序。

  3.1 干扰侦测系统的基本原理

  图 2为干扰侦测与定位系统原理图。为了直观,把整个系统的主要原理图抽象到二维平面坐标系中,其中:A点为侦测的主机位置;B点为侦测的从机位置;C点为待测干扰源;Jl为主机测试点A和干扰源C点之间的连线与正北方向的夹角;J2为从机测试点B和干扰源C点之间的连线与正北方向的夹角。以A点为坐标参考点,令A点坐标为(AJ,AW),则B点和C点的坐标分别是(BJ—AJ,BW—AW)、(CJ—AJ,CW—AWl:坐标X轴定义为经度,Y轴定义为纬度。

干扰侦测系统的基本原理

  假定坐标系XOY中,在A点进行干扰测试,当频谱仪的探测天线转到与正北方向成J1角度时,干扰信号强度最大、干扰信号最强,因此可以确定干扰源就在射线 AA’上,其干扰信号与主机测量点(以正北方向为参考方向)的夹角就是Jl;同理,在从机探测点B点测量时,干扰源就在射线BB’上,其干扰信号与从机测量点(以正北方向为参考方向)的夹角就是J2;两条射线AA’和BB’的交点就是干扰源C点,即完成干扰源的侦测和定位。假如测量过程中,干扰源不停移动,由于整个系统在定位时,干扰源的定位时间非常短暂,因此,经过多次侦测和定位,可形成无数个C点组成的干扰源轨迹,从而发现干扰源的运动参数,完成对干扰信号的追踪。

  3.2 计算干扰源经度和纬度

  在平面直角坐标系XOY中,令干扰源C点的坐标为(X,Y),则直线AC的斜率为:

直线AC的斜率

  由上可知,坐标系XOY中,求解C点的坐标(X,Y)。令C点的经度坐标为CJ,纬度坐标为CW,则最终C点的坐标为(AJ+X,AW+Y)。干扰源C点的坐标表达式中各项参数,均可由已知条件和测量结果获得,因此该算法完成干扰源的追踪与定位。

  3.3 干扰源C点与侦测点A和B的距离

  已知两点的经度和纬度,利用式(3)求解出这两点之间的距离。通过计算得出主机侦测点A和干扰源C的经度和纬度坐标分别是(AJ,AW)和(AJ+x,AW+y),则A和C的实际距离DAC可表示为:

A和C的实际距离

算法应用

  WJ- 1型电磁干扰测量仪是基于该新算法而设计的,已应用于北京奥运会。该电磁干扰测量仪不仅能够对干扰信号进行全方位侦测、追踪、定位、计算出其移动中干扰信号运动轨迹和寻找到干扰源最佳路径,且还大大简化原有抗干扰系统的设备的复杂度。而该设备中基于此算法由STCl2C5410AD单片机控制的自旋式超宽带方向天线很好地解决抗干扰,简化系统复杂度,节约成本。WJ-1型抗干扰侦测系统工作流程如图3所示。

WJ-1型抗干扰侦测系统工作流程

  整个系统分为主机和从机两大部分,主机和从机配合工作,扫描干扰信号的自旋式超宽带方向天线,计算模拟信号处理A/D转换在主从机的各自数值。在从机中干扰信号经频谱仪分析处理后,得到的各项参数传输给主机,有CPU统一处理。中角度传感器主要用于记录自旋式超宽带方向天线的旋转角度,STC单片机用于控制角度传感器和步进电机,其中步进电机转动其精度达0.05°/步,即平面方向精度可以达0.05°/步。CPU综合主机、从机中对干扰信号分析的各项参数和地理坐标信息,经计算得到干扰源的经度、纬度,GPS导航后,显示寻找干扰源的最佳路径,同时也可在电子地图上显示干扰源周围的地形地貌特征。
 

  提供了一种极优算法,通过把复杂的干扰信号追踪与定位问题抽象到数学模型中,大大简化信号求解过程中的计算量,同时也简化程序软件设计。

关键词:

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分)
Copyright © 2007-2017 down.gzweix.Com. All Rights Reserved .
页面执行时间:11,851.56000 毫秒