短波固定站測向系統(tǒng)測向精度的測量方法

陳 良，萬 峻

（國家無線電監(jiān)測中心成都監(jiān)測站，成都 610016）

電波衛(wèi)士

短波固定站測向系統(tǒng)測向精度的測量方法

陳 良，萬 峻

（國家無線電監(jiān)測中心成都監(jiān)測站，成都 610016）

本文對目前短波固定站測向系統(tǒng)測向精度測量中的要點(diǎn)進(jìn)行了分析，總結(jié)出一種較為完整和符合實(shí)際工作需要的短波固定站測向系統(tǒng)測向精度測量方法，應(yīng)用此方法監(jiān)測人員可有效科學(xué)地掌握測向系統(tǒng)的工作狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)。

短波固定站測向系統(tǒng)；測量精度；測量方法；工作狀態(tài)；技術(shù)參數(shù)

1 引言

短波固定站測向系統(tǒng)是短波無線電測向定位的重要工具，為保證短波固定測向系統(tǒng)測向數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，監(jiān)測人員應(yīng)掌握測向系統(tǒng)的測向精度，一般可以通過測向系統(tǒng)測量已知臺站發(fā)射的天波示向度實(shí)測值與理論示向度之間的角度差（均方根值），來獲得監(jiān)測站固定測向系統(tǒng)天波測向精度。還可以通過已知短波信號發(fā)射源地波信號示向度的實(shí)測值與理論示向度之間的角度差（均方根值），來獲得固定測向系統(tǒng)的地波測向精度。測向精度的準(zhǔn)確計(jì)算有如下要點(diǎn)：已知天波發(fā)射臺站的選擇、測量頻率的選擇、地波發(fā)射源的選擇、地波發(fā)射點(diǎn)的選擇、調(diào)制方式的選取、測量時(shí)間段的選擇和測量數(shù)據(jù)處理等。本文將以測向天線場與已知臺站實(shí)測示向度和理論示向度偏差為核心，圍繞測向精度準(zhǔn)確計(jì)算的測量要點(diǎn)，基于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹短波固定站測向系統(tǒng)的天波和地波測向精度的測量方法和操作中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

2 測量要點(diǎn)

（1）天波發(fā)射臺站的選擇：天波發(fā)射臺站主要用于測向系統(tǒng)測量其發(fā)射的天波來波示向度來比較與理論示向度的偏差，所以對選取的已知發(fā)射臺站要求具有如下特點(diǎn)：距待測短波固定監(jiān)測測向系統(tǒng)距離200km以外的大型短波發(fā)射臺站（廣播、海岸臺等）、臺站發(fā)射頻率固定不經(jīng)常變更（非實(shí)驗(yàn)頻率）、長期發(fā)射或固定時(shí)間段發(fā)射、發(fā)射功率較大、接收效果較好、實(shí)測示向度和帶寬等參數(shù)穩(wěn)定，最重要的是要知道天波發(fā)射臺站準(zhǔn)確的經(jīng)緯度。

（2）天波發(fā)射臺站個(gè)數(shù)：在可能的情況下，可在待測測向系統(tǒng)各個(gè)方向盡量選取多個(gè)發(fā)射臺站，但這樣會(huì)增加發(fā)射臺站的選擇難度和測量工作量，結(jié)合實(shí)際工作情況在待測測向系統(tǒng)0°～360°方位上每間隔大約60°選取1～2個(gè)發(fā)射臺站是可以滿足日常測量要求的。

（3）測量頻率的選擇：對于天波測向精度測量要求盡量測試某一天波臺站的多個(gè)發(fā)射頻率，增加數(shù)據(jù)樣本，并且該頻率上接收到的信號要僅為天波發(fā)射臺站發(fā)射的信號，無其他信號干擾；對于地波測向精度測量可在短波工作頻段1～30MHz每兆赫茲內(nèi)選取一頻點(diǎn)作為測量頻率，要求測向系統(tǒng)在測量時(shí)該頻率上無其他信號發(fā)射，為確保測試準(zhǔn)確度，還要求該頻率附近一定范圍內(nèi)無其他信號發(fā)射，接收底噪較低。如果不滿足要求則需要重新更換其他頻點(diǎn)作為測量頻率。

（4）地波發(fā)射源的選擇：對地波測向精度測量由于無現(xiàn)成的發(fā)射源一般需要自己臨時(shí)架設(shè)發(fā)射源，發(fā)射源應(yīng)滿足如下功能：發(fā)射頻率可靈活設(shè)置，至少具有AM或USB調(diào)制發(fā)射功能，架設(shè)拆卸方便，可便攜式移動(dòng)。從目前實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)上來看，車載短波電臺滿足以上功能，并且安裝于車輛上可快速移動(dòng)選擇合適的發(fā)射位置。

（5）地波發(fā)射點(diǎn)的選擇：對地波測向測量要求地波發(fā)射源發(fā)射點(diǎn)距離測向天線場中心距離至少為10～15倍測量頻率的波長，從目前實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合車載短波電臺的地波覆蓋范圍來看，一般3km～5km比較合適。地波發(fā)射點(diǎn)除了距離要求以外，還要求周圍無遮擋和其他可能造成干擾的因素，例如無高壓線、變壓器、變電站、高大建筑物、大的金屬廣告牌、江河等。

（6）調(diào)制方式的選擇：天波和地波測向精度測量一般要求發(fā)射源調(diào)制方式為AM/USB/A1B方式，例如天波測量中一般選擇發(fā)射臺站為廣播電臺或海岸電臺，這類臺站發(fā)射規(guī)律一般比較固定，同時(shí)結(jié)合發(fā)射內(nèi)容和來波方向，監(jiān)測人員在測量中可初步判斷該信號是否為選擇的已知臺站發(fā)射，有效地剔除無效數(shù)據(jù)。同樣地波測量中可以選擇AM發(fā)射，可以調(diào)制內(nèi)容也可以不加任何調(diào)制內(nèi)容，即空載波（NON）發(fā)射，如果需要提高發(fā)射范圍可選擇USB發(fā)射。

（7）測量時(shí)間段的選擇：由于電離層高度的每日變化、雨雪等自然條件的不同和天波發(fā)射臺站的發(fā)射時(shí)間限制，天波測向精度測量中很難在某一時(shí)間段上同時(shí)獲得符合測量需要的示向度或數(shù)據(jù)樣本數(shù)，這就要求在不同的時(shí)間段對某一方向上的示向度反復(fù)測量，獲得符合要求的測量數(shù)據(jù)。這也對天波發(fā)射臺站提出了進(jìn)一步要求，最好某一方向上的天波發(fā)射臺站具有長時(shí)段發(fā)射的特點(diǎn)，或這個(gè)方向上另一發(fā)射臺站可滿足測量要求。地波測量中由于是地點(diǎn)靈活選擇并且不依賴電離層反射，所以一般對時(shí)間段要求沒有特別要求。

（8）測量數(shù)據(jù)樣本的選擇：測量數(shù)據(jù)樣本越多測量結(jié)果就越可信，但測試工作量也就越大，并且不同的測試目的對數(shù)據(jù)樣本的個(gè)數(shù)也有不同的要求，結(jié)合實(shí)際工作：對于日常開機(jī)天波測試，主要是初步測試下系統(tǒng)是否正常，一般選取6個(gè)不同方向臺站測量即可，此時(shí)并未計(jì)算測向精度，只是對系統(tǒng)簡單驗(yàn)證；但對于系統(tǒng)每年的定期校準(zhǔn)、系統(tǒng)維修后驗(yàn)收和系統(tǒng)建成驗(yàn)收就要求至少有40～80個(gè)樣本數(shù)據(jù)才能給出較為準(zhǔn)確的測向誤差，樣本數(shù)據(jù)可以通過多個(gè)臺站、多個(gè)頻率和多時(shí)間段反復(fù)測量獲得。從經(jīng)驗(yàn)上講，如果某一臺站的示向度偏差過大，可以剔除該數(shù)據(jù)或者換時(shí)間重復(fù)測量。

（9）測量配件：在地波測量過程中，需要發(fā)射源不停地更換位置，這就需要經(jīng)緯測試儀記錄發(fā)射點(diǎn)的經(jīng)緯度。為方便與測向人員溝通，還需要配備對講機(jī)，這樣可以實(shí)時(shí)了解發(fā)射源所處位置是否符合距離要求和角度要求。

（10）理論示向度和距離的計(jì)算：將已知天波臺站或地波發(fā)射源的經(jīng)緯度信息和測向天線場經(jīng)緯度信息輸入相關(guān)小軟件或自制的公式表中，即可方便的計(jì)算出兩點(diǎn)的距離和相對示向度。

3 天波測量步驟

（1）按上文“天波發(fā)射臺站的選擇”的原則利用臺站數(shù)據(jù)庫、ITU臺站資料和日常監(jiān)測數(shù)據(jù)查找待測固定測向站周邊各個(gè)方向上、距離200km以外的大型短波發(fā)射臺站（廣播、海岸臺等），確定臺站的準(zhǔn)確位置（經(jīng)緯度）和發(fā)射頻率，挑選出每天有規(guī)律發(fā)射、持續(xù)時(shí)間長、信號示向度穩(wěn)定的臺站作為校準(zhǔn)參考臺站；將挑選出的校準(zhǔn)參考臺站按發(fā)射時(shí)間段的前后排序，確保固定站在每小時(shí)內(nèi)均6個(gè)方向以上的臺站信號可供測量，將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序建立天波校準(zhǔn)參考臺站數(shù)據(jù)表，格式參考表1。

表1 天波校準(zhǔn)參考臺站數(shù)據(jù)表

（2）開啟測向系統(tǒng)設(shè)備自檢，驗(yàn)證硬件狀態(tài)正常。

（3）查找天波校準(zhǔn)參考臺站數(shù)據(jù)表，接時(shí)段選取n個(gè)正在發(fā)射臺站信號（盡量滿足：臺站分布位于固定站的各個(gè)不同方向上）。

（4）根據(jù)選取的發(fā)射臺站信號特征，設(shè)置適合的測向頻率、測向帶寬、測向可信度、測向門限等參數(shù)，進(jìn)行測試，記錄測試示向度數(shù)值。

（5）對于系統(tǒng)建成驗(yàn)收、維修驗(yàn)收的測向精度計(jì)算，可在不同時(shí)間段進(jìn)行重復(fù)測量，記錄測試數(shù)據(jù)，按公式（1）計(jì)算天波測向均方根值誤差：

式中，m為測量重復(fù)次數(shù)；n為測量頻點(diǎn)數(shù)；θ?ij為第j次重復(fù)測量上第i個(gè)測量頻點(diǎn)的示向度誤差。

（6）記錄完成天波測向精度測試數(shù)據(jù)表，格式可參考表2。

表2 天波測向精度測試數(shù)據(jù)表

4 地波測量步驟

（1）開啟測向系統(tǒng)設(shè)備自檢，驗(yàn)證硬件狀態(tài)正常。

（2）按上文“測量頻率的選擇”的原則利用監(jiān)測系統(tǒng)在1～30MHz頻段內(nèi)，按大約1MHz的頻率間隔選取約定測試頻率（避開干擾）共30個(gè)，如果測試過程中約定測試頻率受到干擾，需更改頻率。

（3）在天線陣間隔60°方位共選擇6個(gè)發(fā)射源位置，發(fā)射源位置距離測向天線陣中心10λ～15λ（以1MHz為典型值，距離約3km～5km）。

（4）選擇發(fā)射源發(fā)射位置，遠(yuǎn)離高壓線、河流、廠房、高大障礙物。

（5）每選定一處發(fā)射源位置，利用GPS準(zhǔn)確測量該處經(jīng)度和緯度，并計(jì)算出與測向天線陣中心的距離和理論示向度，如果位置不合適更換新的位置。

（6）發(fā)射源的發(fā)射功率可調(diào)，可使用車載短波電臺，使測向天線陣處信號的場強(qiáng)高于測向靈敏度20dB以上。

（7）信號源開始發(fā)射時(shí)，監(jiān)測人員利用固定測向系統(tǒng)在約定測試頻率上監(jiān)測地波信號，記錄信號頻率、時(shí)間、示向度，發(fā)射源經(jīng)緯度和理論示向度，對測試示向度與理論示向度偏差較大的頻率，應(yīng)及時(shí)更換測試頻率進(jìn)行重新測量，如果普遍頻率測試示向度偏差較大，應(yīng)重新選擇發(fā)射源位置。

（8）根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，按公式（1）計(jì)算地波測向均方根誤差，需注意的是，此時(shí)公式（1）中參數(shù)的含義是：m為發(fā)射源數(shù)；n為測量頻率點(diǎn)數(shù)；θ?ij為第j個(gè)發(fā)射源處第i個(gè)測量頻點(diǎn)的示向度誤差。

（9）記錄完成地波測向精度測試數(shù)據(jù)表，格式可參考表3。

表3 地波測向精度測試數(shù)據(jù)表

5 結(jié)束語

天波和地波測向精度是短波測向系統(tǒng)一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，無論是日常監(jiān)測、建成驗(yàn)收，還是維修驗(yàn)收都要重點(diǎn)關(guān)注，本文從實(shí)際工作出發(fā)，對天波和地波的測向精度測量方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，方法和經(jīng)驗(yàn)供同行參考，最后還有幾點(diǎn)值得注意：

⊙ 天波測量目前主要難點(diǎn)是建立準(zhǔn)確的天波校準(zhǔn)參考臺站數(shù)據(jù)表，鑒于不同監(jiān)測站同一頻率接收內(nèi)容和質(zhì)量有差異，所以天波臺站表各監(jiān)測站應(yīng)根據(jù)實(shí)際接收情況進(jìn)行建立。

⊙ 天波校準(zhǔn)參考臺站數(shù)據(jù)表應(yīng)長期維護(hù)，如果監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)參考臺站在發(fā)射時(shí)間段內(nèi)未發(fā)射，應(yīng)在備注中標(biāo)明，連續(xù)1周以上未發(fā)射，需要更換數(shù)據(jù)表中的臺站數(shù)據(jù)。

⊙ 各短波監(jiān)測站目前都架設(shè)有短波固定站發(fā)射臺，可考慮作為穩(wěn)定的天波發(fā)射臺站。

⊙ 測量計(jì)算示向度時(shí)測向系統(tǒng)的位置信息為測向天線場的中心，以相關(guān)干涉測向體制為例，中心位置位于天線振子中心（天線井）。

⊙ 除了維修驗(yàn)收和建成驗(yàn)收，建議監(jiān)測站每年組織進(jìn)行一次天波和地波的測向精度測試，以便定期掌握測向系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

[1] 頻譜監(jiān)測手冊．北京：人民郵電出版社，2006.

[2] VHF/UHF無線電監(jiān)測站測向系統(tǒng)開場測試參數(shù)和測試方法，YD/ T2675-2013.

[3] 軍用高頻無線電測向裝備技術(shù)要求和測量方法，GJBZ 20163-93.

劉利華副部長一行到國家無線電監(jiān)測中心哈爾濱監(jiān)測站調(diào)研

近日，工業(yè)信息化部劉利華副部長一行到國家無線電監(jiān)測中心哈爾濱監(jiān)測站調(diào)研，親切看望了干部職工。

劉利華副部長一行視察了站內(nèi)的工作環(huán)境，檢查了測向天線陣、監(jiān)測值守機(jī)房及監(jiān)測專用車輛，詳細(xì)了解了站內(nèi)保溫節(jié)能材料使用情況。他與干部職工親切交談，對全站干部職工克服高寒地區(qū)氣候困難、堅(jiān)守工作崗位的精神給予了贊揚(yáng)。

劉利華副部長一行聽取了王巖松站長就近期工作及長遠(yuǎn)發(fā)展設(shè)想的匯報(bào)。劉利華副部長對哈爾濱監(jiān)測站工作和取得的成績予以了充分肯定，希望繼續(xù)加強(qiáng)能力建設(shè)，積極努力工作，充分發(fā)揮作用，服務(wù)國家和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

部辦公廳副主任兼機(jī)關(guān)服務(wù)局局長王新哲、無線電管理局局長謝飛波，黑龍江省工業(yè)和信息化委員會(huì)主任孫珅等陪同調(diào)研。

Measurement Accuracy of Direction Finding HF Fixed Station Direction Finding System

Chen Liang, Wan Jun
(Chengdu monitoring station of state radio monitoring center, Chengdu, 610016)

This paper analysed the key points of the HF fixed direction finding system direction-finding precision, Summarize a completed and consistent with the actual work needs measurement method of the HF fixed station direction- finding system accuracy , with the method we can master the working state and technical parameters of the finding system scientifically and effectively .

HF fixed direction finding system; direction-finding precision; measurement method; working state; technical parameters

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.08.013

TN92文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

：1672-7274（2014）08-0048-04

陳 良，1979年生，碩士研究生，國家無線電監(jiān)測中心成都監(jiān)測站工程師，從事無線電監(jiān)測技術(shù)工作。

萬 峻，1972年生，碩士研究生，國家無線電監(jiān)測中心成都監(jiān)測站高級工程師，從事無線電監(jiān)測技術(shù)管理工作。