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短波定位数据描述方法的研究

【字体: 2018年01月10日 16:28 来源:中国无线电管理网 作者:王心尘 黎璐玫

摘要:本文从现有的测向定位工作方式和上报数据格式入手,在对ITU及现有监测规范进行调研的基础上,提炼测向数据的描述及评价方法,内容涵盖信号的发射状态、监测设备设置和监测结果,重点设计了短波定位效果评级方法。

关键词: 短波测向定位数据;描述方法;定位效果评级

中图分类号:U 675.75      文献标志码:A

1 引言

随着监测工作的延伸、监测系统自动化程度的提高及监测人员的更新换代,依赖监测人员经验来评价、筛选监测数据的工作方式已经逐渐不能适应当前的工作要求[1]。尤其是随着数据量的大幅上升,全国短波监测网对测向定位数据分析能力不足、缺乏有效的数据描述和评价方法的缺点也逐渐暴露,一方面无法剔除不良的监测数据,提升监测数据的准确性,另一方面也不利于各监测站总结经验,优化监测方法。

2 当前工作方式和存在不足

虽然全国短波监测网已经具备自动交会定位功能,但功能更适用于常发大信号的核实,其他信号的监测则仍依赖人工处置。由于缺乏测向定位过程的描述方法,监测人员面对复杂的监测场景往往显得无所适从。如图1为定位广播信号时常见的情况,即参与交会的三个测向站中仅有两个台站测向结果稳定,两次交会定位结果之间的距离为259.22km。该问题在当前测向数据上报数据中无法体现。

图1 全国短波监测网两次定位相差距离

短波台站干扰定位任务有时会出现收到目标信号的监测站数目少于3的情况,如沿海的超视距雷达干扰场景。由于信号无法完成三站交会,不符合入库标准,相关情况仅能以监测报告的形式留存,不利于数据积累。此外,定位国内未知干扰信号后,各监测站将出动监测车进行逼近查找,由于缺乏定位数据描述方法,业务人员无法追溯定位效果,直接影响了干扰信号逼近查找的效率。

此外,监测工作中还存在如下问题有待解决,如“同频信号”定位的描述,即相同频率的信号在短时间内交替出现,但定位地点相距较远的情况;“信号无法定位”情况的描述,如有效区分“少于3个能保持稳定测向的监测站”、“仅有2个监测站可接收到信号”、“监测单边带信号,信号时断时续无法监测”等情况。

3 资料调研

针对上述问题,我们调研了国内外无线电官方机构发布的标准和建议书,包括ITU建议书和中心目前在用的规范等。

ITU-R SM.854-3建议书《监测站的测向和位置测定》主要介绍了短波定位宜采用的测向体制建议,同时提供如标准方差,抽样数量,实际误差和抽样中间平均数等统计数据建议,对等于或小于30 MHz频率方位角进行了如下分类(表1)。建议书修订于2011年,在对信号的方位角等特征进行了定性描述,如对信号强度描述为“强”或“弱”等,尚未涉及定量描述。

表1 短波频段方位角分类建议

ITU-R SM.2060-0建议书《测量测向系统测向精度的测试程序》对测向精度进行了定义,针对测向系统测向精度的标准测试方法及测试结果如何表述提供了指南,提出衡量无线电测向系统测向精度的通用测试程序,并规定了测向精度的标准测试方法。ITU-R SM.2061-0建议书《测量测向系统多径传播抗扰度的测试程序》提供了固定测向系统和移动测向系统多径传播抗扰度的测试程序,即测量次波(反射波)对测向系统波前失真抗扰度影响的测试程序。上述两份建议书描述的短波频段测向系统测向精度的测试均主要考虑地波信号。

国家无线电监测中心《短波固定站测向系统操作规范》第6.5 节 “定位成功判断准则”中还对定位成功的判断依据进行了描述:至少有3 个监测站参与交会定位;每两个交会站示向线之间的交叉角均大于15°;示向线相交于一个较小区域,即交会点在各监测站示向度±3 °扇区以内。同时满足以上条件,应判断为定位成功。

4 描述方法设计

描述方法采用标准符号和数字对信号监测信息进行设计,内容包括信号描述、参数设置和监测结果描述(评价),其中信号描述和参数设置主要用于描述信号特征和监测过程,监测结果描述则包含监测评级。考虑工作需求主要包括:对“同频信号”、“人工交会”等情况进行描述;现有的监测模式以3站定位方式为主,而某些工作情况下,2站定位效果更好;记录和跟踪测量时间、各站测向方差等测试参数;对交会情况进行描述和评级,区分“定位效果不好”与“定位效果良好,但距离很远”情况。

4.1 标识设计

根据上述要素对短波测向标识进行设计如下。标识包含13个符号,前3个符号为“信号发射状态”描述标识,包括是否连续发射、是否存在同频信号、是否实时监测;接下来5个为“信号监测设置”描述标志,包括参与定位测向机数量、采用测向机数量、是否人工交会、测量时间及重测次数;最后5个符号为“监测结果”描述标识,包括测向方差均值、测向机示向稳定个数、测向效果最差测向机的方差、定位效果评级和定位结果与我国(陕西省)的参考距离。短波定位标识的基本含义见表2。

表2 短波定位标识的基本含义

对信号的定位情况进行评价分级设计如表3所示。

表3 短波定位评级方法

4.2 应用效果

针对第二节提到的工作场景,我们对比设计方法与原方法效果如表4所示。

表4 短波定位评级方法对比

从表4可见,原先只能标记为“无法定位”或“可以定位”的监测结果通过定位标识的标记能够较好地追溯信号信息、监测过程以及交会结果,从而更好地辅助各站监测人员对信号的监测效果进行评价。

5 结束语

本文从当前短波测向定位数据缺乏描述/评价方法的问题入手,从工作场景出发进行了描述方法设计,内容涵盖信号的发射状态、监测设备设置和监测结果,并针对标识中的短波定位效果进行了评级。从实际工作效果来看,本方法较为有效地解决了当前工作描述及评价中存在的缺失,填补了的空白。


参考文献

[1] 王心尘,薛珂,叶淋美.全国短波监测网发展思路浅析[J].数字通信世界. 2015(10):42-45

[2] 监测站的测向和位置测定[Z]. ITU-R SM.854-3. 2011.

[3] 测量测向系统测向精度的测试程序[Z]. ITU-R SM.2060-0. 2015.

[4] 测量测向系统多径传播抗扰度的测试程序[Z]. ITU-R SM.2061-0. 2014.

[5] 国家无线电监测中心. 短波固定站测向系统操作规范[Z]. 2014


作者简介: 

王心尘,男,1982年生。现任国家无线电监测中心福建监测站工程师。

黎璐玫,女,1992年生。现任国家无线电监测中心福建监测站助理工程师。


原文刊登于《数字通信世界》2017年12月,如需转载请与该杂志联系。

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