無線電移動監測車的監測測向

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    作者：石永新

    無線電移動監測車是無線電監測測向的機動手段，可彌補固定監測站覆蓋不足及現場監測測向需要。無線電移動監測車是用以完成重點區域、特殊領域的常規監測任務，及完成專項監測工作的主要技術手段。

    移動監測車一般集成固定站的主體部分，具有與固定站聯合監測測向能力，同時在應急無線通信保障工作中可現場直接指揮并操縱監測網。

    無線電移動監測車主要技術性能指標

    無線電移動監測車的性能指標與固定監測站相比，有很多特殊的要求。以下詳細列出各主要指標。

    （1）系統接收靈敏度（帶天饋線系統）

    系統接收靈敏度主要是接收機靈敏度：當接收機的輸出信噪比為12dB時，其輸入端所需要的最小射頻信號強度。一般以系統最窄的接收帶寬檢測其靈敏度。

    （2）系統測向靈敏度

    系統測向靈敏度:在任意方位以強信號時示向度為基準，逐步減弱信號源的輻射值，直到示向度擺動并偏離基準值±3°時，測向天線位置場強儀接收的場強值即為系統的測向靈敏度。

    系統測向靈敏度測量是在標準場地上進行，在給定的測向條件下，可以進行測向的電場強度越小，說明系統測向靈敏度就越高。

    （3）系統測向準確度

    系統測向準確度:在一定的信號電場強度下，測向設備測出的示向度與被測向目標的方位角之差的統計值。它取決于測向體制和天線、信道與計算顯示等各部分的設計制造水平，一般為1°～3°。測向系統通常采用均方根值來表示系統測向精度指標。

    系統測向準確度是在標準場地上進行，使用發射信號源，每隔一定方位角測量一次示向度，求出每次測向的誤差值，測量時要在測向系統工作頻率范圍內的各個頻率上進行測試，最后求出所有測向次數獲得的角度誤差的均方根值（RMS）。

    （4）車體對測向系統的影響

    如果天線離車頂高度小于1米，車體對移動測向的影響是不可忽略的。天線離車頂的高度越小，影響越嚴重。由于車體影響而產生的誤差值對頻率、電波相對車頭的到達方向十分敏感，特別是在偏開車頭±(30°～60°)和±(120°～150°)時，入射方向變化幾度，那么車體影響帶來的誤差就可能由+20°變為-20°。

    車體誤差校正的慣用方法是測出誤差校正表，通過計算機自動修正。實踐證明誤差校正表對頻率或方位的慢變化誤差有效，對快變化的誤差特性幾乎無效�？茖W的校正機理是把車體作為天線陣的一部分進行處理，根據最新資料顯示，在30MHz～3000MHz頻率內校正后測向精度可達到2°（RMS）。

    （5）環境對測向系統的影響

    無線電移動監測車在城市里測向時偶爾出現示向度亂擺、無法穩定，或者偏差較大的問題，這主要是建筑物、高壓線、鐵塔、巨型廣告牌等的反射、仰角過高以及電波極性畸變等造成的。

    移動監測車測向天線一般為有源天線，在靠近大功率發射源時易產生假信號。城市的街道和樓群中的多徑反射，是影響測向精度的最主要因素；測向時測向天線與被測目標的垂直高度過大，也會產生較大誤差。移動監測工作中，往往要將測向示向度與現場環境及信號場強相結合來判斷信號的真實方位，盡可能選擇較為理想的環境進行測向，減少由于環境和場地造成的測向誤差。

    無線電移動監測車的指標測試

    根據國家無線電監測中心《超短波無線電測向系統驗收測試方法》，測試場地應地面平坦開闊，周圍沒有高大建筑物和高壓線等，電磁環境好，大小至少要有長15λ、寬10λ（λ為最低測試頻率的波長），VHF測向系統最低頻率一般為20MHz,對應的波長λ為15米。無線電移動監測車的系統測向靈敏度指標測試和系統測向精度指標測試應標準場地上進行。

    利用標準場地的測試是鑒定移動監測車系統唯一有效方法，以下詳細介紹測試流程。

    （1）系統靈敏度測試

    移動監測車和場強儀呈180°架在旋轉平臺上（距地面高≥6米），被測系統調至發射源頻率后，關閉發射源的射頻輸出，記下系統的輸出噪聲，然后接通射頻信號，并調節輸出強度，直到滿足（信號+噪聲）/噪聲=12dB為止。此時用場強儀測量等效點的場強，即為系統接收靈敏度。在超短波每隔50MHz～100MHz測試一次，短波每隔1 MHz測一次。

    （2）系統測向靈敏度

    移動監測車、場強儀和信號發射源呈180°架在旋轉平臺上（距地面高≥6米），以強信號時示向度為基準，逐步減弱信號源的強度，直到示向擺動并偏離基準±3°時，記錄場強儀接收的場強值，一般取8次結果，算出均方根平均值（RMS）。

    （3）系統測向精度

    一般用旋轉平臺式進行測量。移動監測車停在平臺上，信號發射源距離旋轉平臺≥75米。平臺每次旋轉10°，直到平臺轉動360°，差值作均方根平均值（RMS）統計，即為系統測向精度。要求頻率間隔10MHz進行全頻段測試。

    移動測向的主要誤差分析

    無線電移動監測車測向過程存在系統誤差和主觀誤差。了解影響誤差的因素，盡量減少和避免不利因素的影響，對移動車測向是大有益處的。下面詳細對主要誤差作介紹和分析。

    （1）本機誤差:本機誤差是指由于測向系統（包括天線系統、終端測向設備）本身的缺陷導致測向過程中產生的示向度誤差，對于本機誤差，測向系統通過本身校準數據進行修正。

    （2）環境和場地造成的誤差:無線電測向的本質是通過測量電磁波傳播的波陣面的法線方向來確定被測電臺的方向。因此，地形不平坦開闊，場地導電性能不均勻，周圍存在諸如高大建筑物、其他天線、高壓線、山脈等所產生的二次輻射場，都會使電磁波的波陣面發生畸變而引起測向誤差。一般情況下，二次輻射場可分解為相對主場的同相分量和異相分量兩部分，同相分量會引起示向度誤差，異相分量會引起示向度模糊。

    在實際工作中，由于選擇測向場地的不同，會經常遇到由二次輻射場造成示向度誤差或示向度模糊的現象，因此利用移動監測車進行測向時，應盡可能選擇較為理想的環境進行測向，避免周圍環境和場地的影響，從而得到可靠的示向度指示，減小由于環境和場地造成的測向誤差。

    （3）測量誤差:測量誤差是指由于測向操作人員在視覺、聽覺、參數設置或讀取示向度測向過程中所產生的人為誤差，也稱主觀誤差。即使同一臺測向設備，對同一個目標電臺測向，不同的人去操作，可能會得到不同的測向結果。

    主觀誤差與操作人員的技術水平、熟練程度、工作經驗、行為狀態等因素有關。因此，監測人員需要不斷地加深對設備工作機理的理解，積累實際操作經驗。

    （4）極化誤差:一般情況下，測向系統接收的電磁波不是單一極化方式的電磁波，而是包含水平極化分量和垂直極化分量，從而產生極化誤差。

    極化誤差意味著測向天線與入射波的極化平面有一定的角度差。測向系統對極化波的響應主要決定于所用的天線系統，也與測向方法有關。

    無線電移動監測車測向定位方法

    利用無線電移動監測車進行測向有兩種方法:遠距離法和歸航法。

    (1)遠距離法（單站多點交匯定位法）

    遠距離法是指移動監測車離開目標發射機適當距離的固定處獲得幾個獨立的示向度測量方法。適當距離可以按照測向系統的精確度、附近環境等因素確定。在不同的位置利用監測車獲得可靠的示向線后，再結合三角交叉法定位�，F在移動監測車的軟件都有單站多點定位功能，每次測向的示向線在電子地圖上保存下來，多個示向線會在電子地圖上交匯出一個區域。

    運距離法有一些缺點：測量場地不理想時，地面物體對精確度影響較大;移動監測車在多個位置不能進行同時測向;移動狀態的發射源將引起定位誤差。

    (2)歸航法

    歸航法利用移動監測車由遠距離位置向發射源靠近監測，主要是沿著示向線前進。在運動過程中，移動監測車會遇到建筑物、高壓線等因素影響，示向度會產生偏差。但因為在很長的基線上又有合理的時間，只要沿著確定示向線方向運動，這些偏差可以忽略。

    歸航法在查處無線電干擾時，十分有效。當接近發射源時，接收機的信號電平會越來越大，用測向示向度與信號場強相結合來判斷信號的真實方位。

    使用無線電移動監測車需要注意的問題

    無線電移動監測車在干擾查處中作用重大。而要使移動監測車發揮最佳效用，需要做好全面而周詳的準備工作。

    5.1監測測向前的準備工作

    移動監測車工作前要對整個系統進行測試檢驗，保證系統正常工作。

    （1）供電系統

    檢查UPS電源是否有足夠的電量，以確保測向時整個系統正常工作，同時應檢查逆變器等供電設備是否工作正常，以利用逆變器給系統設備供電。

    （2）測向系統

    可以利用對講機或其他信號源，圍繞移動監測車進行簡單的測試檢驗，測試時應選擇不同的方向，以保證測向系統工作在正常的范圍。

    （3）電子羅盤

    將移動監測車進行圓周運動，觀察電子羅盤指示的數值是否正常�？梢灾苯油ㄟ^測向機觀察電子羅盤數據，也可以用軟件讀取電子羅盤數據。在系統聯網狀態，在電子地圖上顯示時，測得的示向度是以正北方向為基準的，需要考慮當地的磁偏角。

    （4）GPS全球定位系統

    可以將移動監測車在確定的路線上運動，檢查GPS定位系統是否工作正常，同時在電子地圖上觀察移動監測車的運行軌跡是否同實際相符，否則需要對GPS數據進行修正。

    5.2監測測向設備參數設置

    以DDF190測向機為例，其需要設置的主要參數如下:

    ◆測向帶寬（Bandwidth）:通過BW+鍵和BW-鍵進行調整設置，設置的帶寬應盡可能同信號帶寬相一致。

    ◆積分時間（Averagingtime）:通過AVG+鍵和AVG-鍵進行調整設置，較大的積分時間設置，可以獲得穩定的示向度和需要的信號強度，另一方面，增加積分時間，會使示向度數值顯示變慢，因此，應根據需要設置合適的積分時間。一般積分時間設置為500 ms為宜。

    ◆測向模式（Mode）:測向模式分為三種模式。

    正常模式（Normal）:示向線的顯示需要滿足以下條件，信號電平超過設置的門限電平;示向度質量超過設置的最小質量門限;積分時間≤信號持續時間。

    連續模式（Continous）:連續測向，不考慮電平門限和質量門限。

    脈沖模式（Gate）:用于對脈沖信號進行測向，積分時間與脈沖信號上升時間有關，需要考慮電平門限和質量門限。

    ◆電平門限（Squelch）:在移動監測車使用中，建議測向模式設置為正常模式（NORM），電平門限（squelchthreshold）設置為最小，因為由于多徑傳播效應，電平會有一定的變化。

    ◆最小質量門限（MinimumQuality）:當移動監測車在高山或建筑物周圍測向時，特別是在運動過程中，示向度值和質量值會受到很大影響。因此需要設置最小質量門限。如果質量低于設置的質量門限，上一次獲得的示向度數值將被顯示，直到設置的駐留時間（DWELLTIME）過去，或質量再一次超過質量門限才會顯示。

    5.3監測車參數設置

    移動監測車在城市里測向、搜索目標電臺時的具體設備參數設置建議如下所示。

    接收機:

    頻率（Frequency）----------設置到目標電臺的頻率上;

    帶寬（Bnadwidth）----------根據目標電臺信號帶寬進行設置;

    自動頻率控制（AFC）-------設置為關（OFF）;

    其他參數根據情況進行設置。

    測向機（EBD190）:

    測向模式（Mode）-----------正常（NORM）;

    電平門限（Squelch）-----------0（可根據實際情況進行調整）;

    最小質量門限（MinQuality）-----------0（可根據實際情況進行調整）;

    積分時間（AVG）---------------500ms;

    測向帶寬（BW）----------------根據目標電臺信號帶寬進行設置;

    駐留時間（DwellTime）--------5s。

    無線電移動監測車使用總結

    利用移動監測車在城市中搜索目標電臺，要避開建筑物、金屬柵欄及高山等。

    示向度測定需要連續觀測，并注意長時間的變化。不穩定的短時間變化可以忽略，尤其當移動監測車停在高大建筑物、山腳下、金屬柵欄附近時，這種變化必須忽略。在一定范圍內的示向度數值變化（±30°），其示向度結果應選擇平均示向度，并根據平均示向度繼續跟蹤目標電臺。同時應觀察信號電平的變化（在運動過程中，信號電平值也應取平均值）是否同運動方向及示向度指示相一致。

    當示向度指示發生180°變化時，通常指示已經過了目標電臺，最好的辦法是選擇移動監測車相對目標電臺90°測試。

    對于建筑物上或空曠場地上的目標電臺，比較容易找到，而對于建筑物內的目標電臺搜索，可以借助手持設備，如利用配有HE200定向天線的EB200接收機搜索。

    參考資料

    [1]《無線電通訊測向》

    [2]《無線電監測與測向》

    [3]《DigitalDirectionFinder R&S DDF190》

    [4]《超短波無線電測向系統驗收測試方法》

    [5]《頻譜監測手冊》

文章來源于領測軟件測試網 http://www.kjueaiud.com/