无线电监测中的信号处理技术应用分析

运营探讨
无线电监测中的信号处理技术应用分析
张铸
(中国电波传播研究所,北京102206
为通信技术的发展创造了有利的空间。
不论是民用还是在军事领域都得到了广泛应用。然而无线电信号众多,如何对其进行有效地监视与识别成为了众多
学者的重点研究课题。在开展无线电监测工作的过程中,信号处理尤为重要,必须要在了解无线电信号调制识别和
提取的基础上不断提升信号监测水平,科学处理无线电信号以保障无线电信号的传输质量。
视觉点胶系统无线电监测;信号处理;技术应用;调制识别;无线电信号
Application Analysis of Signal Processing Technology in Radio Monitoring
ZHANG Zhu
China Radio Propagation Research Institute,Beijing
The continuous progress of science and technology in our country has created a favorable space for the development of communication technology.The emergence of radio technology has greatly improved the quality of which has been widely used in both civil and military fields.However
过提取瞬时信号中的相关参数,对瞬时频率信号开展
图1 瞬时特征提取流程图
这一过程的关键在于瞬间特征值的提取。要想提取出瞬时特征值,要先定义好已调信号s(t)及相应的调制信号m(t),其中s(t)可表示为:
s(t)=Re[g(t)exp(jωc t)](1)
g(t)=G[m(t)](2)式中,ω
c
为载波频率;g(t)是s(t)的复包络;m(t)则承载于g(t)中;G[·]则代表着m(t)到g(t)的映射函数,其取决于调制类型。通过公式计算出瞬时频率,然后借助Hilbert变换解析信号。
2.2 模拟与数字调制信号的识别
信号调制有模拟调制与数字调制两种,其最大的区别是数字调制信号具有符号率(即码元传输速率)。因此要想判断出已调信号属于哪种调制信号,可直接分析已调信号中是否存在符号率来进行判断。
在数字调制信号的过程中,所有的信息表现为符号码元。当信号进行数字调制时,信号出现变化后会直接改变信号的瞬时频率、相位或幅度,而且在改变点呈现出的参数信息代表着符号率的相关信息,所以通过在已调信号中提取码元突变引起的细节突变点,便可以估算该信号的符号率,从而判定其为数字调制信号[3]。3 信号的解调方法
3.1 AM信号解调方法
AM信号解调主要分为相干解调法和非相干解调法。全数字解调器采用的是相干解调法。通过分析AM信号频谱可知,对该信号进行相乘运算能够从已调信号中获取到原始信号。将已调信号同频相乘一个载波信号,便可以获取到一个低频信号和一个高频信号,然后再借助低通滤波器对其进行区分,最终可获得原始信号[4]。在AM信号中,时间波形可以表达为:
图2 AM信号相干解调原理图3.2 FM
FM
应用过程中需要对一个未载波的信号进行相位调制,保证其幅值不变的基础上,初始相位为
角频率调制信号的线性函数就是频率调制(Modulation
式中,A
参数都能够携带信息,最终构成一个已调信号。如果保持A与
制信号的线性函数,那么此种信号调制方式则是相位调制(Phase Modulated
度调制[
解调主要是输出电压与调频波生成线性关系的过程。输出电压是解调过程中的重要一环,而实现电压变换的重要元件是频率解调器。近几年数字信号处
图3 全数字解调器示意图循证护理
无线电监测中信号处理技术分析
时差估计技术
在信号处理过程中,最为关键的便是时差估计Time Difference of Arrival,TDOA)技术。该技术在应用中能够在短时间确定目标位置,有着极高的精准度,应用效果显著,是目前各个国家在信号处理技术研究中的重点方向[5]。
在应用时差估计技术时,主要借助相关法完成操作,简单来说就是确认不同信号的差异性和相关性。不同传感器所接收到的数据参数是有着一定关联性的,通过有效处理信号通道噪音能够进一步加深二者的联系,此外通过分析不同信号之间的相关性,借助
函数插值法能够估算非整数时差,但运算量较大
研究发现,此技术应用到时差估计测量中能够取得良好效果,还能够有效降低有噪声带来的影响。
NLOS误差识别与抑制方法
实际信道环境对时差定位的影响
在应用时差估计技术的过程中,如果信道环境不理想,建筑物阻挡了辐射源与之间电波传播
 2020年11月10日第37卷第21期
的视距(Line-of-Sight,LOS)传播,那么电波便不能完成LOS传播,只能通过折射和反射等方式来完成传播。TDOA技术在对辐射源进行定位估计时,与具备LOS路径相比较,其测量值会产生误差分量[7]。这种误差测量值如果应用到辐射源的定位估计中,将会导致定位算法性能下降,从而造成估算位置偏差。
4.2.2一种抑制TDOA估计中NLOS误差的新方法
有文献曾经提出了一种新方法来有效抑制TDOA 估计中带来的非视距(Non-Line of Sight,NLOS)误差,通过计算TDOA测量值相对于辐射源参考位置的残差来有效鉴别NLOS误差,具体如图4所示。MS 作为辐射源,BS为定位系统,当MS与BS之间具备LOS时,3条TDOA双曲线的H2、H3、H4非常接近,几乎相交一点,这种情况下便能够准确估计到MS的位置。此种状态下TDOA的残差是小的,一旦BS3与MS之间具有NLOS,TDOA的双曲线就会从H3变为H2',那么MS的位置就会处于H2、H2'及H4的相交区域,这种情况下计算的TDOA残差就会增大[8]。
图4 NLOS对时差定位精度的影响示意图
如果主站与辅站都受到了NLOS影响,那么TDOA测量引入的误差将会是两个均值服从对数正态分布的随机变量的差,差值取决于MS和BS
i
介词宾语
的距离。如果主站与辅站之间只有一个受到了NLOS影响,那么TDOA量值也会呈现出正负偏差问题。这个时候如果将TDOA测值的正负偏差修正到零,便能够有效降低NLOS影响。
5 无线电信号的监测方式
5.1 人工信号搜索监测
相关技术人员能够借助频谱仪和接收器等设备,采取声音监听和人工分析等方式来监测特定频段中的信号,但效率较低,而且人工信号搜索监测方式主要依靠人工,受主观因素影响较大,并不能够大规模应用在信号监测[9]。5.2 自动信号搜索监测
此方法借助计算机软件及网络平台来实现信号的搜索,具有较高的自动化性能,极大地提升了信号搜索效率[10]。在信道环境良好的情况下,该方法与人工信号搜索相比具有更低的误检率,但不适用于信道环境复杂的条件。复杂的信道环境会造成漏检率升高,此时有关技术人员应该根据实际情况分析信号搜索技术,从而选择更为合适的搜索方法。
6 结 论
随着无线电通信技术的深入研究和发展,无线电信号的数量和种类越来越多。要想降低其他信号的干扰,必须要准确判断干扰信号的来源。借助信号处理技术来降低干扰程度是保障无线电通信传输质量超声冲击
60sao的关键。在无线电监测过程中,技术人员可以依据信号处理要求对信号进行调制识别及参数评价,便于区分不同类型的信号,以提升整体的抗干扰能力。目前,无线电通信技术尚处于发展阶段,无线电监测过程中的信号处理技术也还在不断探索和研究中。这就要求相关的技术人员要时刻秉承学习精神,积极学习先进的信号处理技术和方法,不断提升无线电监测工作水平。
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