無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車的短波干擾逼近查找方法

任培明，霍 甲，劉 蓉

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，北京 100037）

1 引言

無(wú)線電短波監(jiān)測(cè)是國(guó)家無(wú)線電管理工作中重要的組成部分，目前絕大部分短波監(jiān)測(cè)工作都是通過(guò)固定站聯(lián)網(wǎng)交匯來(lái)完成的，但無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車作為固定監(jiān)測(cè)站的有效補(bǔ)充，能夠行駛到固定站覆蓋不到的區(qū)域進(jìn)行短波信號(hào)的測(cè)量和定位，用以完成重點(diǎn)區(qū)域、特殊領(lǐng)域的常規(guī)監(jiān)測(cè)任務(wù)，以及專項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作，是一種不可或缺的技術(shù)保障手段。本文從短波的傳播方式和無(wú)線電監(jiān)測(cè)車的基本功能入手，重點(diǎn)討論如何利用無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車實(shí)現(xiàn)短波干擾逼近查找。

2 短波的傳播方式

短波是指頻率為3～30MHz的無(wú)線電波。短波通信設(shè)備簡(jiǎn)單、架設(shè)方便、費(fèi)用低廉、傳播距離遠(yuǎn)。短波的傳播方式可以分為天波、地波，主要是由信號(hào)源距離監(jiān)測(cè)場(chǎng)地的遠(yuǎn)近程度決定的。

地波傳播的距離取決于地面和頻率的電參數(shù)，因?yàn)榈孛鎸?duì)短波的吸收性較強(qiáng)，繞射能力較差，一般地波傳播距離在幾十千米。天波傳播主要靠電離層反射，F(xiàn)層反射，E層損耗，此時(shí)由于電離層的吸收隨著頻率的升高而減少，能以較小的功率借助電離層反射完成遠(yuǎn)距離傳播，其中一次反射（一跳）可傳輸4 000千米，多次反射甚至可以做全球傳播。但是，天波傳播信道為變參信道，即電離層的密度隨時(shí)變化，反射情況也會(huì)相應(yīng)的變化。在實(shí)際工作中電臺(tái)常選用兩個(gè)或者三個(gè)頻率為該電路的工作頻率，白天適用的頻率為“白頻”，夜間適用的頻率為“夜頻”。

短波傳播的一個(gè)主要特點(diǎn)是地波衰減快，天波的穩(wěn)定性差，另一個(gè)特點(diǎn)是有寂靜區(qū)（越距區(qū)）存在，即地波傳不到，天波也反射不到，一般在50～300km之間。當(dāng)短波傳播的仰角大于45°，形成高角波時(shí)，測(cè)向示向度擺動(dòng)很大，取向困難，誤差也很大。100～300km是測(cè)向的難點(diǎn)。

3 無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車的主要指標(biāo)

無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車由裝載平臺(tái)和無(wú)線電監(jiān)測(cè)（測(cè)向）平臺(tái)構(gòu)成，是利用技術(shù)手段完成對(duì)無(wú)線電信號(hào)測(cè)量、測(cè)向定位以及監(jiān)聽(tīng)的專用作業(yè)車輛，因而與固定監(jiān)測(cè)站相比，有很多特殊的要求，主要指標(biāo)如下：

（1）系統(tǒng)接收靈敏度。系統(tǒng)接收靈敏度（帶天饋線系統(tǒng)）主要是接收機(jī)靈敏度，一般以系統(tǒng)最窄的接收帶寬檢測(cè)其靈敏度。

（2）系統(tǒng)測(cè)向靈敏度。在任意方位以強(qiáng)信號(hào)時(shí)示向度為基準(zhǔn)，逐步減弱信號(hào)源的輻射值，直到示向度擺動(dòng)并偏離基準(zhǔn)值±3°時(shí)，測(cè)向天線位置場(chǎng)強(qiáng)儀接收的場(chǎng)強(qiáng)值即為系統(tǒng)的測(cè)向靈敏度。系統(tǒng)測(cè)向靈敏度測(cè)量是在標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地上進(jìn)行，在給定的測(cè)向條件下，可以進(jìn)行測(cè)向的電場(chǎng)強(qiáng)度越小，說(shuō)明系統(tǒng)測(cè)向靈敏度就越高。

（3）系統(tǒng)測(cè)向準(zhǔn)確度。系統(tǒng)測(cè)向準(zhǔn)確度是指在一定的信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度下，測(cè)向設(shè)備測(cè)出的示向度與被測(cè)向目標(biāo)的方位角之差的統(tǒng)計(jì)值。它取決于測(cè)向體制和天線、信道與計(jì)算顯示等各部分的設(shè)計(jì)制造水平，一般為1°～3°。測(cè)向系統(tǒng)通常采用均方根值來(lái)表示系統(tǒng)測(cè)向精度指標(biāo)。其中，測(cè)向是移動(dòng)監(jiān)測(cè)車最基本的功能，目前應(yīng)用較廣的是相關(guān)干涉儀測(cè)向體制，其測(cè)向的原理是：在測(cè)向天線陣列工作頻率范圍內(nèi)和360°方向上，各按一定規(guī)律設(shè)點(diǎn)，同時(shí)在頻率間隔和方位間隔上建立樣本群。在測(cè)向時(shí)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)與樣本群進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和插值處理，以獲得來(lái)波方向。一般地，移動(dòng)監(jiān)測(cè)車并不能獲取目標(biāo)信號(hào)的仰角值，只能從電平值的幅值大小判斷距離信號(hào)源的遠(yuǎn)近程度。

（4）車體對(duì)測(cè)向系統(tǒng)的影響。如果天線離車頂高度小于1米，車體對(duì)移動(dòng)測(cè)向的影響是不可忽略的。天線離車頂?shù)母叨仍叫?，影響越?yán)重。由于車體影響而產(chǎn)生的誤差值對(duì)頻率、電波相對(duì)車頭的到達(dá)方向十分敏感，特別是在偏開(kāi)車頭±(30°～60°)和±(120°～150°)時(shí)，入射方向變化幾度，那么車體影響帶來(lái)的誤差就可能由＋20°變?yōu)椋?0°。車體誤差校正的慣用方法是測(cè)出誤差校正表，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)修正。

（5）環(huán)境對(duì)測(cè)向系統(tǒng)的影響。無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車在城市里測(cè)向時(shí)偶爾出現(xiàn)示向度亂擺、無(wú)法穩(wěn)定，或者偏差較大的問(wèn)題，這主要是建筑物、高壓線、鐵塔、巨型廣告牌等的反射、仰角過(guò)高以及電波極性畸變等造成的。

移動(dòng)監(jiān)測(cè)車測(cè)向天線一般為有源天線，在靠近大功率發(fā)射源時(shí)易產(chǎn)生假信號(hào)。城市的街道和樓群中的多徑反射，是影響測(cè)向精度的最主要因素；測(cè)向時(shí)測(cè)向天線與被測(cè)目標(biāo)的垂直高度過(guò)大，也會(huì)產(chǎn)生較大誤差。移動(dòng)監(jiān)測(cè)工作中，往往要將測(cè)向示向度與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)相結(jié)合來(lái)判斷信號(hào)的真實(shí)方位，盡可能選擇較為理想的環(huán)境進(jìn)行測(cè)向，減少由于環(huán)境和場(chǎng)地造成的測(cè)向誤差。

4 短波移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法

4.1 低頻段干擾查找方法

在監(jiān)測(cè)工作中不難發(fā)現(xiàn)，低頻段更容易受到周圍電磁環(huán)境的干擾，使得信噪比大大下降，有時(shí)候信號(hào)完全被淹沒(méi)在噪聲中，無(wú)法對(duì)其捕獲并監(jiān)測(cè)。情況嚴(yán)重的，會(huì)對(duì)幾十甚至上百千赫的頻段范圍造成影響。在低頻段，信號(hào)主要是以地波的方式傳播，其極化方式為垂直極化波，因繞射作用而只能到達(dá)離發(fā)射點(diǎn)幾十至幾百千米的地區(qū)，測(cè)量誤差較小。

由于低頻段一般表現(xiàn)為周圍電磁環(huán)境的變化而對(duì)監(jiān)測(cè)測(cè)向產(chǎn)生的影響，對(duì)于地理位置相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)監(jiān)測(cè)站，其接收到的信號(hào)可能完全不同，無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方式進(jìn)行交匯定位。針對(duì)這種情況，目前干擾源的逼近查找主要是利用其地波特性。常規(guī)的監(jiān)測(cè)策略是：通過(guò)單站定位給出大致方位，進(jìn)而通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)車配合，逼近查找干擾源。然而，僅僅按照監(jiān)測(cè)方向行駛并不一定能夠找到干擾源，這是由于固定站很有可能接收到從其他方向反射的信號(hào)，且監(jiān)測(cè)人員在行駛過(guò)程可能會(huì)遇到“無(wú)路可走”的狀況。因此，可以改變行駛方向，從反方向或者其他方向逼近查找，通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)車測(cè)得兩個(gè)以上不同方向的示向度，最終找到其交叉點(diǎn)，也就基本鎖定了干擾源的位置。同時(shí)，一定要選擇合適的測(cè)試環(huán)境，盡量選擇地勢(shì)平坦廣闊的監(jiān)測(cè)環(huán)境，避免障礙物，尤其是金屬障礙物。此外，干擾電臺(tái)在不同時(shí)段可能有不同的發(fā)射頻點(diǎn)，如果目標(biāo)信號(hào)突然中斷，需要選擇移動(dòng)監(jiān)測(cè)車“頻段掃描”功能，篩選出和目標(biāo)信號(hào)特征相似、示向相近的信號(hào)。如果仍不能確定是否為目標(biāo)信號(hào)，就需要用“中頻分析”或“固定點(diǎn)測(cè)量”功能，通過(guò)分析信號(hào)的波形等各方面的特征做進(jìn)一步判斷。如果是目標(biāo)信號(hào)，即可對(duì)其測(cè)向定位。在干擾逼近查找過(guò)程中，需要配合使用便攜式頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)干擾排查和跟蹤定位。一般地，可通過(guò)監(jiān)測(cè)到的場(chǎng)強(qiáng)值的強(qiáng)弱來(lái)判斷距離干擾源的遠(yuǎn)近程度。

4.2 其他頻段干擾查找方法

由于地波傳播距離受限，目前較常采用的短波傳播方式為天波。這種情況下，需要事先通過(guò)固定監(jiān)測(cè)站聯(lián)網(wǎng)交會(huì)定位，判斷出干擾源的大概方位，進(jìn)而驅(qū)車逼近查找。

在短波傳播過(guò)程中，存在著一個(gè)天波和地波均不能到達(dá)的區(qū)域，稱為寂靜區(qū)。當(dāng)監(jiān)測(cè)車行駛到該區(qū)域內(nèi)，將無(wú)法接收到任何信號(hào)。此時(shí)，如果不借助科學(xué)的判斷策略，根本無(wú)法判定信號(hào)源的具體來(lái)波方向。在這種情況下，可以有效利用固定監(jiān)測(cè)站的測(cè)向設(shè)備，通過(guò)多站聯(lián)網(wǎng)交匯，進(jìn)一步確定交匯位置，給監(jiān)測(cè)車提供正確的行駛方向。不過(guò)，交匯定位給出的結(jié)果只是個(gè)大概方位，由于各監(jiān)測(cè)站自身會(huì)存在一定的測(cè)量誤差，這個(gè)結(jié)果和實(shí)際位置的誤差一般都會(huì)在10千米以上。

一旦監(jiān)測(cè)車駛出寂靜區(qū)，便又可以重新獲取信號(hào)，并且信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨著逼近過(guò)程逐漸增大，這也充分說(shuō)明信號(hào)逼近查找的路徑是正確的。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)監(jiān)測(cè)車接近信號(hào)源時(shí)，接收到的就是信號(hào)的地波成份，此時(shí)就可以執(zhí)行前文所述的地波逼近查找策略。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車作為現(xiàn)代無(wú)線電管理最有效的技術(shù)手段之一，能夠行駛到固定站覆蓋不到的區(qū)域進(jìn)行短波信號(hào)的測(cè)量和定位，有效實(shí)現(xiàn)短波干擾逼近查找。

[1] 李獻(xiàn)周.如何利用監(jiān)測(cè)車精準(zhǔn)定位信號(hào)源[J].中國(guó)無(wú)線電，2013年01期.

[2] 胡奎.淺談移動(dòng)監(jiān)測(cè)車在測(cè)向中的應(yīng)用[J].中國(guó)無(wú)線電，2005年09期.

[3] 譚海峰，牛剛.監(jiān)測(cè)車天線高度和周圍環(huán)境對(duì)無(wú)線電監(jiān)測(cè)的影響[J].中國(guó)無(wú)線電，2005年09期.

[4] 陳華東.VHF/UHF無(wú)線電監(jiān)測(cè)測(cè)向移動(dòng)車的集成與提高測(cè)向定位精度研究[D] .浙江工業(yè)大學(xué)，2009年.

[5] 何學(xué)群，石永新.無(wú)線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車的監(jiān)測(cè)測(cè)向[J].中國(guó)無(wú)線電，2006年09期.