本發(fā)明涉及無線電監(jiān)測測向技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種無線電監(jiān)測測向方法。

背景技術(shù)：

一方面，社會的發(fā)展促使無線電事業(yè)迅速發(fā)展，無線電測向技術(shù)作為無線電監(jiān)測、技術(shù)偵查和電子對抗的一項重要的技術(shù)手段，已得到業(yè)界越來越多的關(guān)注。根據(jù)測向原理的不同，測向體制可分為幅度法、相位法、多普勒法、時間差法和空間譜估計法等。

幅度法測向系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定等優(yōu)點而被廣泛運用于無線電測向領(lǐng)域。幅度法按幅度信息利用方式的不同，可細(xì)分為最大信號法（也稱大音點法）、最小信號法（也稱小音點法）和幅度比較法；按接收通道數(shù)量的不同，可細(xì)分為單通道和多通道兩種；按接收天線數(shù)量的不同，可細(xì)分為單天線和多天線兩種。對于多通道幅度法測向系統(tǒng)，系統(tǒng)要求每個波束天線和其接收通路都有著嚴(yán)格一致的幅度特性；而基于單接收通道的幅度法測向系統(tǒng)降低了各通道幅度特性不一致對系統(tǒng)測向性能的影響，其測向精度可得到大幅度提高，但時效性不如多通道幅度法測向系統(tǒng)。

目前已有的幅度法測向技術(shù)分別具有以下缺陷：

1、最大信號法測向雖然測向靈敏度高，但測向精確度不高。因為定向天線的方向圖在最大增益角度附近變化平緩，對角度變化不敏感。

2、最小信號法雖然測向精確度較高，但測向靈敏度不高。因為定向天線的方向圖在最小增益角度附近變化陡峭，但此處天線增益低。

3、已有的幅度比較法，幅度的比較由電路實現(xiàn)，對部件的一致性要求高，調(diào)試難度大，且只能進(jìn)行實時測向。

另一方面，最優(yōu)化方法也稱做運籌學(xué)方法，是近幾十年形成的，它主要運用數(shù)學(xué)方法研究各種系統(tǒng)的優(yōu)化途徑及方案，目的在于針對所研究的系統(tǒng)，求得一個合理運用各子系統(tǒng)能力的最佳方案，發(fā)揮和提高系統(tǒng)的效能及效益，最終達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、商業(yè)、國防、建筑、通信、政府機(jī)關(guān)等各部門各領(lǐng)域的實際工作中，人們經(jīng)常會遇到求函數(shù)的極值或最大值最小值問題，這一類問題就是最優(yōu)化問題，而求解最優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)方法被稱為最優(yōu)化方法，它主要解決最優(yōu)生產(chǎn)計劃、最優(yōu)分配、最佳設(shè)計、最優(yōu)決策、最優(yōu)管理等求函數(shù)最大值、最小值問題，包括線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和智能優(yōu)化方法等。但迄今尚未用于無線電測向領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明將最優(yōu)化方法引入無線電測向領(lǐng)域，提供了一種無線電監(jiān)測測向方法，本發(fā)明采用多付已知方向特征的定向天線接收無線電信號，并對接收到的無線電信號進(jìn)行處理，通過最優(yōu)化方法進(jìn)行測向。本發(fā)明的目的在于：找到一種兼有高靈敏度、高精確度，對部件的一致性要求不高，速度快的幅度測向系統(tǒng)及方法，且能夠?qū)o線電信號進(jìn)行實時監(jiān)測。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種無線電監(jiān)測測向方法，其特征在于：包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測。

與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，具體是指：監(jiān)測接收設(shè)備的數(shù)量與定向天線的數(shù)量相同，一付定向天線對應(yīng)連接在一部監(jiān)測接收設(shè)備上。

與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，具體是指：一部監(jiān)測接收設(shè)備上設(shè)置有多個監(jiān)測接收通道，一付定向天線對應(yīng)連接在一個監(jiān)測接收通道上。

所述無約束非線性規(guī)劃模型為最小二乘法模型或最小距離法模型。

所述最小距離法模型為最小曼哈頓距離模型、最小歐式距離模型或最小切比雪夫距離模型。

對于每一次掃描所測的任何頻率，以多付天線各自所接收信號強(qiáng)度，分別加上各天線正前方增益與信號來波方向增益之差，然后取平均值，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度。

所述定向天線為對數(shù)周期天線、八木天線、喇叭天線、雙脊喇叭天線和復(fù)合環(huán)天線中的一種或多種的組合。

多付定向天線不相同，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于相鄰定向天線主波束寬度的平均值。

多付定向天線相同，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于定向天線主波束寬度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明的無線電監(jiān)測測向方法，通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測。

2、以信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率上特定瞬時概率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)定向天線的天線特性推算的信號強(qiáng)度之間偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；并通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化計算，求解特定頻率上的信號來波方向，使得偏差累積量最小的信號方位角即是信號來波方向，實現(xiàn)了無線電信號的實時測向，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明方法的效果表現(xiàn)在：

1）不僅能夠?qū)崟r測向，也能夠利用存儲的數(shù)據(jù)事后測向。

2）多付定向天線如果相同，任意兩付定向天線之間的夾角不大于定向天線的主波束寬度，且天線數(shù)量不低于3付；多付定向天線不相同，任意兩付相鄰定向天線之間的夾角不大于兩付定向天線主波束寬度的平均值，且天線數(shù)量不低于3付。大多數(shù)情況下，對于同一頻段，3付天線就能夠滿足上述要求。而傳統(tǒng)的多天線單通道測向系統(tǒng)和方法往往要求4-9付天線。

3、本發(fā)明的無線電監(jiān)測測向方法兼有最大信號法、最小信號法和已有幅度比較法的優(yōu)點，充分利用了定向天線的所有方向特性，測向靈敏度高，測向精確度也高，而且對部件的一致性要求不高。

4、本發(fā)明公開的無線電監(jiān)測測向方法，以多付天線實現(xiàn)了信號強(qiáng)度的準(zhǔn)確測量，節(jié)省了全向天線。

5、本發(fā)明公開的無線電監(jiān)測測向方法，以一套無線電測試系統(tǒng)同時實現(xiàn)了無線電頻譜監(jiān)測和大量頻率的無線電測向，相對于用2套設(shè)備實現(xiàn)這兩種功能的傳統(tǒng)方式，節(jié)約了無線電監(jiān)測技術(shù)設(shè)施的成本。

具體實施方式

實施例1

作為本發(fā)明一較佳實施例，本實施例公開了：

一種無線電監(jiān)測測向方法，包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測。

實施例2

作為本發(fā)明又一較佳實施例，本實施例公開了：

一種無線電監(jiān)測測向方法，包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測；

在本實施例中，與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，具體是指：監(jiān)測接收設(shè)備的數(shù)量與定向天線的數(shù)量相同，一付定向天線對應(yīng)連接在一部監(jiān)測接收設(shè)備上。

在本實施例中，與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，還可以是指：一部監(jiān)測接收設(shè)備上設(shè)置有多個監(jiān)測接收通道，一付定向天線對應(yīng)連接在一個監(jiān)測接收通道上。

實施例3

作為本發(fā)明又一較佳實施例，本實施例公開了：

一種無線電監(jiān)測測向方法，包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測；

所述無約束非線性規(guī)劃模型可以是最小二乘法模型，也可以是最小距離法模型。當(dāng)采用最小距離法模型時，還可以是最小曼哈頓距離模型，或者是最小歐式距離模型，或者是最小切比雪夫距離模型。

實施例4

作為本發(fā)明又一較佳實施例，本實施例公開了：

一種無線電監(jiān)測測向方法，包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測；

對于每一次掃描所測的任何頻率，以多付天線各自所接收信號強(qiáng)度，分別加上各天線正前方增益與信號來波方向增益之差，然后取平均值，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度。

實施例5

作為本發(fā)明又一較佳實施例，本實施例公開了：

一種無線電監(jiān)測測向方法，包括如下步驟：

通過至少三付已知方向特征且定單向的定向天線，接收無線電信號；

通過與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備接收無線電信號，并將接收到的無線電信號的幅頻特征處理為離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)；

通過微處理器進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無線電信號方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率的實測信號強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計算的信號強(qiáng)度之間偏差的累計量為目標(biāo)函數(shù)，建立無約束非線性規(guī)劃模型；

通過微處理器對監(jiān)測接收設(shè)備測得的離散掃描數(shù)據(jù)、掃頻頻譜數(shù)據(jù)、FFT頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)字掃描頻譜數(shù)據(jù)，以及天線方位角數(shù)據(jù)、天線方向特性數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時實現(xiàn)多個頻率甚至大量頻率的無線電測向和頻譜占用情況監(jiān)測：

A. 對采集到的每一次掃描數(shù)據(jù)，利用上述建立的無約束非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)化計算，逐一求解各條頻率上的信號來波方向，每條頻率上使得偏差累計量最小的信號方位角即是信號來波方向；

B. 對于每一次掃描所測的任何頻率，以任意一付天線所接收信號強(qiáng)度，加上該天線正前方增益與信號來波方向增益之差，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度；

C. 重復(fù)上述A和B步驟，獲得一段時間內(nèi)的頻率-實際信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此進(jìn)行頻譜占用情況統(tǒng)計，從而實現(xiàn)頻譜占用情況的準(zhǔn)確監(jiān)測；

在本實施例中，與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，具體是指：監(jiān)測接收設(shè)備的數(shù)量與定向天線的數(shù)量相同，一付定向天線對應(yīng)連接在一部監(jiān)測接收設(shè)備上。

在本實施例中，與定向天線一一對應(yīng)連接的監(jiān)測接收設(shè)備，還可以是指：一部監(jiān)測接收設(shè)備上設(shè)置有多個監(jiān)測接收通道，一付定向天線對應(yīng)連接在一個監(jiān)測接收通道上；

所述無約束非線性規(guī)劃模型可以是最小二乘法模型，也可以是最小距離法模型。當(dāng)采用最小距離法模型時，還可以是最小曼哈頓距離模型，或者是最小歐式距離模型，或者是最小切比雪夫距離模型；

對于每一次掃描所測的任何頻率，以多付天線各自所接收信號強(qiáng)度，分別加上各天線正前方增益與信號來波方向增益之差，然后取平均值，就得到該頻率上的實際信號強(qiáng)度。

所述定向天線為對數(shù)周期天線、八木天線、喇叭天線、雙脊喇叭天線和復(fù)合環(huán)天線中的一種或多種的組合。

在本實施例中，當(dāng)多付定向天線不相同時，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于相鄰定向天線主波束寬度的平均值。當(dāng)多付定向天線相同時，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于定向天線主波束寬度。