一種新算法的干擾信號(hào)偵測(cè)、追蹤與定位系統(tǒng)
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在大型集會(huì)場(chǎng)合，武警、公安在復(fù)雜電磁環(huán)境下要求快速準(zhǔn)確傳遞信息，完成執(zhí)勤、處突和反恐等任務(wù)，而自然環(huán)境和人為干擾將直接影響信息傳輸。準(zhǔn)確偵測(cè)定位干擾信號(hào)?？梢约皶r(shí)了解干擾環(huán)境的組成、特點(diǎn)和電磁態(tài)勢(shì)，有助于做出正確的應(yīng)對(duì)措施。目前，國(guó)內(nèi)外雖均有用于電磁檢測(cè)的設(shè)備，但價(jià)格昂貴，因此提出一種新算法的干擾信號(hào)偵測(cè)、追蹤與定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。并具有小型靈活、簡(jiǎn)單實(shí)用、性價(jià)比高等特性。
2 新算法與經(jīng)典算法比較
傳統(tǒng)目標(biāo)源定位中，計(jì)算目標(biāo)源經(jīng)度和緯度的經(jīng)典算法主要有2種：一是“兩點(diǎn)定位法”，即2條相對(duì)干擾源的定向射線(由測(cè)量時(shí)，定向天線給出的方向)交于一點(diǎn)，則這一交點(diǎn)，就是所要求的目標(biāo)點(diǎn)，如圖l所示。
這種算法缺點(diǎn)是在求解干擾源C的經(jīng)、緯度過(guò)程需考慮的情況較多。例如求解過(guò)程中，以測(cè)量點(diǎn)A為例，A點(diǎn)的經(jīng)度可能比B點(diǎn)高，或比B點(diǎn)低；A點(diǎn)的緯度可能比B點(diǎn)高，或比B點(diǎn)低，這共有4種情況，再加上干擾點(diǎn)C的每一種情況對(duì)應(yīng)的2種不確定性，那么實(shí)際C點(diǎn)在求解過(guò)程中可能性共有4×4=16種。那么至少要編寫16個(gè)子程序，其編程過(guò)程異常復(fù)雜，且易于出錯(cuò)。
二是“雙曲線定位法”，該定位法是以三個(gè)測(cè)量點(diǎn)中的任意兩個(gè)為雙曲線的焦點(diǎn)，并作兩對(duì)雙曲線，這兩對(duì)雙曲線必然有交點(diǎn)，該交點(diǎn)就是所求的干擾點(diǎn)。但這種方法也存在多種情況，分析比較復(fù)雜。因此基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，提出了一種新的定位算法。
該新算法主要優(yōu)點(diǎn)：建立數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)潔、明了和直觀地分析問(wèn)題；極大改進(jìn)“兩點(diǎn)定位法”，避免各種復(fù)雜、繁瑣情況的出現(xiàn)，避免因南北半球或者經(jīng)、緯度的矢量性而產(chǎn)生的計(jì)算錯(cuò)誤；簡(jiǎn)化系統(tǒng)程序的復(fù)雜程度，提高程序的運(yùn)行速率，縮短程序運(yùn)行的周期，從而加快干擾源的追蹤和定位；精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)備，降低設(shè)備成本，擴(kuò)展原有系統(tǒng)功能。
3 系統(tǒng)算法
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心算法可分成兩部分，一是干擾點(diǎn)的跟蹤和定位，也就是求解干擾源經(jīng)、緯度；二是求解距離，即求解干擾源C與測(cè)量點(diǎn)A和B的距離。軟件設(shè)計(jì)時(shí)，以模塊化的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合TMS320F2812的指令及其硬件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為算法主程序和A/D轉(zhuǎn)換程序。
3．1 干擾偵測(cè)系統(tǒng)的基本原理
圖2為干擾偵測(cè)與定位系統(tǒng)原理圖。為了直觀，把整個(gè)系統(tǒng)的主要原理圖抽象到二維平面坐標(biāo)系中，其中：A點(diǎn)為偵測(cè)的主機(jī)位置；B點(diǎn)為偵測(cè)的從機(jī)位置；C點(diǎn)為待測(cè)干擾源；Jl為主機(jī)測(cè)試點(diǎn)A和干擾源C點(diǎn)之間的連線與正北方向的夾角；J2為從機(jī)測(cè)試點(diǎn)B和干擾源C點(diǎn)之間的連線與正北方向的夾角。以A點(diǎn)為坐標(biāo)參考點(diǎn)，令A(yù)點(diǎn)坐標(biāo)為(AJ，AW)，則B點(diǎn)和C點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(BJ―AJ，BW―AW)、(CJ―AJ，CW―AWl：坐標(biāo)X軸定義為經(jīng)度，Y軸定義為緯度。
假定坐標(biāo)系XOY中，在A點(diǎn)進(jìn)行干擾測(cè)試，當(dāng)頻譜儀的探測(cè)天線轉(zhuǎn)到與正北方向成J1角度時(shí)，干擾信號(hào)強(qiáng)度最大、干擾信號(hào)最強(qiáng)，因此可以確定干擾源就在射線AA’上，其干擾信號(hào)與主機(jī)測(cè)量點(diǎn)(以正北方向?yàn)閰⒖挤较?的夾角就是Jl；同理，在從機(jī)探測(cè)點(diǎn)B點(diǎn)測(cè)量時(shí)，干擾源就在射線BB’上，其干擾信號(hào)與從機(jī)測(cè)量點(diǎn)(以正北方向?yàn)閰⒖挤较?的夾角就是J2；兩條射線AA’和BB’的交點(diǎn)就是干擾源C點(diǎn)，即完成干擾源的偵測(cè)和定位。假如測(cè)量過(guò)程中，干擾源不停移動(dòng)，由于整個(gè)系統(tǒng)在定位時(shí)，干擾源的定位時(shí)間非常短暫，因此，經(jīng)過(guò)多次偵測(cè)和定位，可形成無(wú)數(shù)個(gè)C點(diǎn)組成的干擾源軌跡，從而發(fā)現(xiàn)干擾源的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，完成對(duì)干擾信號(hào)的追蹤。
評(píng)論