专利名称：一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法
技术领域：
本发明涉及无线电信号、电磁辐射发射测量技术领域，尤其涉及一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法。
背景技术：
随着电气与电子科技产业的发展，设备的电磁兼容性成为直接影响其功能和安全性的关键因素之一。电气电子设备的电磁辐射发射测量是研究电气电子系统、设备的干扰与抗干扰和电磁兼容性问题的主要技术手段之一，相关的实验数据采集和综合分析是进行研究必不可少的条件。电磁辐射场开放式地分布于能量所能传输到的整个空间，因此，在外场有扰环境中，被测物的福射信号受到与环境中所存在的信号干扰。所以，目前电磁福射发射测量方法要求测量过程必须在专用的电磁兼容测试场地中进行，如电波暗室或开阔场。但是，对于某些特殊的被测物，例如高速运动的列车、体积巨大的飞机或是启动状态的大型
设备等等，无论从技术的角度还是从经济投入的角度，建立与之匹配的电波暗室或开阔场并进行电磁辐射发射实验都是不可行的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用在外场有扰环境下的电磁福射发射测量的方法，能够解决高速运动的列车、体积巨大的飞机或是启动状态的大型设备的电磁辐射发射测量。为了达到以上目的，本发明实施例公开了一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，包括以下步骤多通道电磁辐射发射统计参数实时测量步骤至少为每一个测量通道同时提供一路电磁辐射发射信号的实时信号测量值、一路实时统计参数测量值；改进的欠定盲信号识别和提取步骤根据所述实时统计参数测量值获得信号提取系数；电磁辐射发射测量去噪步骤从所述实时信号测量值中，利用获得的所述信号提取系数，将来自被测电磁辐射发射源和不同干扰源的电磁辐射发射信号分别进行识别和提取，实现电磁辐射发射测量去噪和外场有扰环境下的电磁辐射发射测量。进一步，作为一种优选，多通道电磁辐射发射统计参数实时测量采用正交数字混频实现。进一步，作为一种优选，正交数字混频采用多级CORDIC运算单元组成的流水线结构来实现。进一步，作为一种优选，CORDIC采用扩展O级迭代次数的迭代方法。进一步，作为一种优选，CORDIC运算单元的数控振荡器采用查表法和实时算法来产生正余弦样本。进一步，作为一种优选，多通道电磁辐射发射统计参数实时测量首先对外场环境中干扰电磁辐射发射信号进行预扫描，实现特征参数提取和聚类，形成干扰电磁辐射发射特征参数数据库。进一步，作为一种优选，电磁辐射发射测量去噪至少包含两个接收机通道，接收机通道输出中频采样数据经盲信号处理后送用户控制端并实时显示。进一步，作为一种优选，接收信号在盲信号处理分析时转到变换频域，得到频域线性信号模型，再获得辐射源发射信号的频域信号，再由反变换得到辐射源发射信号的时域信号，进一步得到相应频点处实时的辐射源发射功率。进一步，作为一种优选，改 进的欠定盲信号识别和提取中，接收信号中干扰分量的统计特征可以通过预扫描进行测量，并根据噪声的特征进行分离，得到两个接收机通道上接收到的合成干扰分量的统计特征。进一步，作为一种优选，改进的欠定盲信号识别和提取，采用预扫描和参数估计和误差反馈和自适应滤波相结合的信号处理方案。首先，本发明打破了在电磁兼容领域原有专用测试场地的理念，实现了在恶劣的现场电磁环境下的电磁辐射实验，突破了原有的高速、移动、巨大型电气系统的电磁辐射实验限制，并且可以实现例如实时干扰源定位的额外功能。其次，本发明能够灵活地在各种现场环境进行实验，节省了大量的电磁兼容专用场地投资以及大面积的建设用地需求。以传统10米法电波暗室为例，至少需要一个体积为33米长、21米宽、10米高的空间，四周需要是钢板焊接或者拼装成的六面体，暗室内部敷贴铁氧体吸波材料或复合吸波材料，且需要极高施工技术，加之配套的仪器与设备，一般投资需伍仟万人民币左右，而这仅仅能够满足对于小型轿车车辆的辐射场实验条件。如果建立更大型的电波暗室，不仅施工难度大幅增加，而且投资将成几何级数增长。而本发明提供的方法不仅不需建设巨型的电波暗室等专用实验场地，而且能够根据系统的特殊性灵活调整整个装置的结构以及参数，从而实现对不同特殊需求的设备与系统的辐射场实验。第三，从目前的国内情况来看，由于我国工业整体水平落后，对电磁兼容性的重要性认识不足，导致某些电磁兼容标准不健全不完善，限制了我国电气电子设备出口竞争能力。而国外对涉及安全的电气系统的电磁兼容的检测与评估极为严格，本发明能够为我国汽车、机车车辆、航空航天等大型电气系统设备的出口提供重要的实验和评估依据，保证产品的市场准入和贸易对等。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中图I为本发明测量方法的实施例流程图；图2为本发明涉及到的信号传播模型实施例示意图；图3为本发明信号处理实施例框图；图4为本发明信号均衡和似然估计实施例处理流程图。
具体实施例方式参照图I至图4对本发明的实施例进行说明。为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图I所示，一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，包括以下步骤SI、多通道电磁辐射发射统 计参数实时测量步骤至少为每一个测量通道同时提供一路电磁辐射发射信号的实时信号测量值、一路实时统计参数测量值；S2、改进的欠定盲信号识别和提取步骤根据所述实时统计参数测量值获得信号提取系数；S3、电磁辐射发射测量去噪步骤从所述实时信号测量值中，利用获得的所述信号提取系数，将来自被测电磁辐射发射源和不同干扰源的电磁辐射发射信号分别进行识别和提取，实现电磁辐射发射测量去噪和外场有扰环境下的电磁辐射发射测量。步骤SI采用正交数字混频实现，核心技术是数控振荡器部分，要求具有频率分辨率高、频率变化速度快、相位可连续线性变化和生成的正弦/余弦信号正交特性好等特点。数控振荡器采用LUT (查表法)和实时算法来产生正余弦样本，即基于矢量旋转的CORDIC算法，它有线性的收敛域和序列的特性，只要迭代次数足够，即可保证结果有足够的精度。具体实施时可考虑采用多级CORDIC运算单元组成的流水线结构来实现电路功能。考虑CORDIC迭代序列所能覆盖的角度范围，采用扩展O级迭代次数的的方法来将角度覆盖范围从-99. 9° 99. 9。扩大到-JI η。如图2所示，步骤S3至少包含两个接收机通道(接收机I和接收机2，两个接收机之间距离足够远)连线与被研究系统移动方向垂直，垂足位置为被研究系统的参考位置。地面电磁辐射信号实时采集分析设备输出中频采样数据经盲信号处理(BSP)后送用户控制端(UCC)并实时显示(DISP)。其中，接收信号y(t)是一个时域卷积系统，直接处理非常复杂，因此在BSP分析时应将其转到变换频域(短时傅里叶变换)，得到频域线性信号模型。接着，根据步骤S2可以获得X (t, f)，再由反变换得到X (t)，进一步可以得到相应频点处实时的辐射源发射功率。步骤S2接收信号中干扰分量Xl (t, f)的统计特征可以通过预扫描进行测量，并根据n(t，f)的特征进行分离，得到两个分析设备上接收到的合成干扰分量的统计特征。接着，在实际使用时，根据步骤S I给出的特征参数数据库中关于Xl (t，f)的统计特征首先分离xl(t，f)，然后再做干扰抵消，得到x(t，f)的实时值。步骤S2采用前馈(预扫描和参数估计)和反馈(误差反馈和自适应滤波)相结合的信号处理方案。如图2所示，两个接收机通道(接收机I和接收机2，两个接收机之间距离足够远)连线与被研究系统移动方向垂直，垂足位置为被研究系统的参考位置。地面电磁辐射信号实时采集分析设备输出中频采样数据经盲信号处理(BSP)后送用户控制端(UCC)并实时显示(DISP)。用x(t)表示被测设备的发射信号，接收信号为yi(y)和y2(y)(分别对应于Recvl和Recv2)，X1 (t)代表干扰源信号，其数量为N。
权利要求
1.一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，包括以下步骤 多通道电磁辐射发射统计参数实时测量步骤至少为每一个测量通道同时提供一路电磁辐射发射信号的实时信号测量值、一路实时统计参数测量值； 改进的欠定盲信号识别和提取步骤根据所述实时统计参数测量值获得信号提取系数； 电磁辐射发射测量去噪步骤从所述实时信号测量值中，利用获得的所述信号提取系数，将来自被测电磁辐射发射源和不同干扰源的电磁辐射发射信号分别进行识别和提取，实现电磁辐射发射测量去噪和外场有扰环境下的电磁辐射发射测量。
2.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述多通道电磁辐射发射统计参数实时测量采用正交数字混频实现。
3.根据权利要求2所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述正交数字混频采用多级CORDIC运算单元组成的流水线结构来实现。
4.根据权利要求3所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述CORDIC采用扩展O级迭代次数的迭代方法。
5.根据权利要求3所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述CORDIC运算单元的数控振荡器采用查表法和实时算法来产生正余弦样本。
6.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述多通道电磁辐射发射统计参数实时测量首先对外场环境中干扰电磁辐射发射信号进行预扫描，实现特征参数提取和聚类，形成干扰电磁辐射发射特征参数数据库。
7.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述电磁辐射发射测量去噪至少包含两个接收机通道，接收机通道输出中频采样数据经盲信号处理后送用户控制端并实时显示。
8.根据权利要求7所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，接收信号在盲信号处理分析时转到变换频域，得到频域线性信号模型，再获得辐射源发射信号的频域信号，再由反变换得到辐射源发射信号的时域信号，进一步得到相应频点处实时的辐射源发射功率。
9.根据权利要求7所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述改进的欠定盲信号识别和提取中，接收信号中干扰分量的统计特征可以通过预扫描进行测量，并根据噪声的特征进行分离，得到两个接收机通道上接收到的合成干扰分量的统计特征。
10.根据权利要求I至9中任意一项所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述改进的欠定盲信号识别和提取，采用预扫描和参数估计和误差反馈和自适应滤波相结合的信号处理方案。
全文摘要
本发明提供了一种外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，涉及无线电信号、电磁辐射发射测量技术领域。该方法包括多通道电磁辐射发射统计参数实时测量步骤(S1)至少为每一个测量通道同时提供一路电磁辐射发射信号的实时信号测量值、一路实时统计参数测量值；改进的欠定盲信号识别和提取步骤(S2)根据所述实时统计参数测量值获得信号提取系数；电磁辐射发射测量去噪步骤(S3)从所述实时信号测量值中，利用获得的所述信号提取系数，将来自被测电磁辐射发射源和不同干扰源的电磁辐射发射信号分别进行识别和提取，实现电磁辐射发射测量去噪和外场有扰环境下的电磁辐射发射测量。
文档编号G01R29/08GK102818941SQ20121028008
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者张金宝, 申艳, 王国栋, 廖桂生 申请人:北京交通大学