電磁頻譜監(jiān)測裝備運用與數據獲取

【摘 要】本章介紹了特殊用戶現有頻譜監(jiān)測裝備及其監(jiān)測能力，裝備組網監(jiān)測方法以及形成的監(jiān)測能力及不同監(jiān)測方式可獲取的數據，重點介紹電磁頻譜監(jiān)測裝備及其在具體任務組織中的運用方法，可形成的監(jiān)測能力和可以獲取的監(jiān)測數據。

【關鍵詞】電磁頻譜；監(jiān)測；數據獲取

1、電磁頻譜監(jiān)測概述

電磁頻譜監(jiān)測是指采用技術手段，對無線電信號頻譜特征參數和信號源方位進行測量。電磁頻譜監(jiān)測站所監(jiān)測的無線電信號的頻譜特性參數包括：頻率、頻率誤差、射頻電平、發(fā)射帶寬、背景噪聲、頻段/信道占用度，以及信號源方向位置等數據。這些數據是制定用頻計劃、排查干擾源、分析電磁態(tài)勢的重要依據。電磁頻譜管理網根據業(yè)務種類可分為頻譜監(jiān)測網和頻譜管控網。管控網絡主要傳輸臺站管理、頻譜籌劃、頻率指配等涉密性較高的數據資料。監(jiān)測網主要用于各級管控中心、各級監(jiān)測站之間監(jiān)測系統(tǒng)互聯(lián)，實施遠程聯(lián)網聯(lián)控，主要傳輸實時監(jiān)測數據、監(jiān)測報告和監(jiān)測任務消息等內容。

2、電磁頻譜監(jiān)測裝備及運用

2.1 電磁頻譜監(jiān)測裝備

2.1.1 固定監(jiān)測站。固定監(jiān)測站一般建在重點監(jiān)測區(qū)的中心位置，天線高度較高，覆蓋范圍較遠。固定監(jiān)測站主要配備有不同頻段的監(jiān)測天線和測向天線、雙通道測向接收機、頻譜分析儀、計算機、交換機、網絡連接設備等，可以在它的覆蓋區(qū)域執(zhí)行監(jiān)測、測向任務。大型固定監(jiān)測站配置高檔設備，有頻譜監(jiān)測和測向能力；小型固定站采用無人值守方式，配置中檔設備，以頻譜監(jiān)測為主，無測向能力，系統(tǒng)運用相對簡單。小型固定監(jiān)測站由于設備成本低，可以大量布站，便于實現對多個區(qū)域的監(jiān)測。當小型監(jiān)測站發(fā)現干擾后，由移動站或可搬移站執(zhí)行測向、定位任務。小型監(jiān)測站是大型固定監(jiān)測站的延伸和補充。

2.1.2 移動監(jiān)測車。頻管移動監(jiān)測主要采用移動頻譜監(jiān)測車，主要用于對無線電頻譜信號進行監(jiān)測和測向，充分依靠數據通信技術，對監(jiān)測、測向取得的信息數據進行準確、保密地處理傳輸，為無線電頻譜管理提供實時數據。除與固定監(jiān)測站配備相類似的硬件設備外，監(jiān)測車還加裝電子羅盤和GPS接收機，用于定位和示向度的修正。

2.1.3 可搬移監(jiān)測站?？砂嵋票O(jiān)測站通過車載的方法，將監(jiān)測設備拉到特定地點現場開設?？砂嵋票O(jiān)測站選用的硬件設備小巧、輕便，不固定在車體上，具有靈活選點、固定監(jiān)測的特點，可以在移動監(jiān)測站不能到達的地方（如山頂、建筑物房頂等）執(zhí)行監(jiān)測、測向任務。

2.1.4 手持式測向接收機。手持式測向接收機具有體積小、重量輕、靈敏度高、測向性能好的特點，使用于城市、山地、林地等不便于大型監(jiān)測設備展開的區(qū)域，可以根據信號強弱逐步接近信號源，達到查找信號方位的作用。

2.2 電磁環(huán)境監(jiān)測

2.2.1 監(jiān)測站站址選擇。監(jiān)測站站址應具有良好的電波傳播條件和監(jiān)測覆蓋范圍，避開障礙物和大功率發(fā)射源，盡量保證信號不會因本地建筑物或地形的影響而失真。由于短波監(jiān)測站對干擾非常敏感，且短波傳播允許監(jiān)測站遠離發(fā)射機，因此站址應選擇人為噪聲和無線電發(fā)射造成干擾最少的地點，如遠離城市的郊區(qū)。要求地面平坦，導電率相對較高，沒有礫石和裸露巖石。站址附近的架空電力線、工科醫(yī)設備、建筑物、大樹以及其他人造和天然地形地貌必須有一定的防護距離[1]。

此外，以天線的安裝地點為中心，短波頻段在半徑200m范圍內，其坡度不能大于1：100，超過上述半徑以外的地方，坡度可隨著地面的延伸而變大，但仍需要避免地面有大的起伏變化。測向天線與任何障礙物頂部的連線與水平面的夾角不應該超過2°。在離天線30m范圍內，所有與測向天線相連的電纜應該埋入地下至少1～2m深，在離天線30～250m的范圍內，埋藏深度可以減少到0.5m。

2.2.2 組網監(jiān)測。電磁頻譜監(jiān)測網由控制中心和若干個監(jiān)測站構成。監(jiān)測站包括固定監(jiān)測站、機動監(jiān)測站、便攜式監(jiān)測站，它們的配置主要考慮需要監(jiān)測的地域范圍。同時，監(jiān)測網還能用于測向、定位、處理用頻沖突，參與電磁頻譜管制。組網既可以通過既設網網管給每個站、每個席位及每個設備分配一個固定IP的方式實現，也可以通過各個監(jiān)測站自己組成局域網，然后通過路由器接入既設網實現。對于移動監(jiān)測站和可搬移監(jiān)測站組網主要手段有：無線公網，其網速最大可達到154kb/s；通過被復線實現，其網速最大可達到2mb/s；通過既設電話線路實現，其網速最大可達到33.6kb/s；通過光纖線路實現，實現50公里內兩站間的連通。

2.2.3 干擾源查找定位。電磁信號測向可分為幅度測向、相位測向、相關干涉儀測向、空間譜估計測向等類別。電磁輻射源測向定位，是利用天線的方向性來測定輻射源所在方位，利用多站測向對輻射源進行交叉定位。查找干擾源需要采用多站測向交叉定位的方法。采用兩站交叉定位，由于示向精度的制約，存在著較大的定位模糊區(qū)。采用三站交叉定位，可以減少定位誤差。在測向設備不足時，可以利用一個移動監(jiān)測站進行非實時測向定位。這是一種變通的移動定位方法，即將測向設備分別放在不同的位置，對同一輻射源進行測向，然后利用數據做交叉定位。這種方法被限制在“輻射源位置不變、長時間發(fā)射”的前提條件下使用。

3、電磁頻譜監(jiān)測數據獲取

無線電監(jiān)測的基本任務是測量無線電信號的電磁特征參數，以及無線電發(fā)射源的測向定位。輻射信號電磁特征參數的獲取，是通過相關的信號接收和分析設備實現的。具體來說，就是利用相應設備，進行自動或手動的頻率搜索，對指定頻率范圍內的每個信號的參數，進行精確測量和分析。如信號頻率、信號電平、調制方式、信號頻譜、信道占用度等的信號參數記錄，信號的細微特征分析，信號參數的存儲及初步的處理。

電磁輻射源的測向定位是無線電監(jiān)測系統(tǒng)必須實現的重要功能之一，也是獲取輻射源空間信息的主要方式。通過對輻射源的測向定位，可以探明這些目標的地理位置，跟蹤目標的方位變化，為輻射源的識別提供數據支持。

3.1 單頻測量。單頻測量，實際上是對某一個信號的綜合測量，可用于了解某個頻率點上信號的波形、幅度（瞬時值、平均值、隨時間的變化）、調制方式（AM、FM、PM等）、調制參數、占用帶寬等。單頻測量主要是對某一重要信號進行監(jiān)測，獲得信號的特征參數和頻譜圖、統(tǒng)計信號的占用度、判斷信號的通信質量和干擾情況，為以后信號識別提供依據。

3.2 頻段掃描。頻段掃描是在指定的頻段范圍內按固定的間隔將頻段等分后對每個小頻段的單頻測量。頻段掃描能對等間隔分布的信號同時進行監(jiān)測，特別是對一些重點信號或頻點，監(jiān)測其信號頻譜是否異常、信號隨時間的變化情況、信號占用度、信號折算以及調頻順序的觀察。

3.3 離散掃描。離散掃描提供對一些分布無規(guī)律的信號進行同時監(jiān)測，可以知道重點保護頻率是否被干擾，可以了解干擾頻率和非法使用頻率的出現規(guī)律。一般的接收機都有1000個存儲器，用戶可以在里面存儲1000個頻點，由接收機自動逐個進行掃描。用戶可以把自己最關心的頻率（重點保護頻率）存入存儲器。

3.4 測向定位。測向定位包括單頻測向、頻段測向、離散測向三種測向方式。單頻測向是經過測量確定某一重要信號最可能的發(fā)信方位，實時標繪，并對測向結果進行評價的過程。頻段測向對等間隔分布的信號同時進行測量，確定最可能的發(fā)信方位，實時標繪，并對測向結果進行評價的過程。離散測向對分布無規(guī)律的信號同時進行測量確定最可能的發(fā)信方位，實時標繪，并對測向結果進行評價的過程。

注釋：

[1]陳東.軍事電磁頻譜管理概論[M].解放軍出版社，2007.