一种相干信号定位系统的制作方法

1.本发明涉及相干信号定位技术领域，具体为一种相干信号定位系统。


背景技术：

2.随着微电子技术的迅速发展，无线信号日趋复杂。传统的无线信号安全检测及监测技术的不断完善，新型窃听装置、非法发射信号等发射手段不断推出，多功能、智能化和隐蔽性强的特点更加明显。现代非法发射信号技术集电子学、电声学、电子光学、几何光学、精密机械等学科为一体，其种类之繁多，形状之多样，工艺之奇异，制作之精巧，隐蔽之微妙，达到了出神入化的地步。随着5g通信技术的到来，40-50mhz宽带信号也越发常见，无线信号安全检测及监测已从原来单一的语音监测，扩展到无线信号与数据相结合，无线信号与公众通信相结合，呈现出频谱、iq数据记录、超宽带等处理多功能一体化集成态势。
3.在涉密场所、技术设备中安装非法发射信号装置是常用的技术窃密手段。宽带、超宽带无线信号安全检测及监测技术是保护信息安全的重要手段，在信息化、网络化环境下依然受到世界许多国家的高度重视。
4.在日益复杂的无线电磁环境中，现有的快速定位无限信号的传统设备的中频带宽往往在10m，针对目前快速发胀的微电子技术中频带宽40m以上的，已经明显不具备同等检测的技术手段了，我们发明一种相干信号定位检测系统，运用超大带宽实现快速相干定位检测。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种相干信号定位系统。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种相干信号定位系统，包括：
9.宽带相干信号采集系统，用于测量闪电辐射源的方位角和仰角；
10.快、慢天线信号采集系统，用于捕获不同时间尺度探测闪电引起地面电场变化波形；
11.报警触发系统，用于优化用户精准监测功能；
12.快速检测系统，用于应对突发信号的出现；
13.控制计算机系统，用于控制所述宽带相干信号采集系统、快、慢天线信号采集系统的协调工作，所述计算机内设有采集数据控制软件，在所述计算机内还设有用于计算至少两个站点采集数据交汇坐标的三维定位处理软件。
14.在本发明实施例中，宽带相干信号采集系统还包括用于接收闪电高频辐射信号的4个宽带干涉仪天线，所述宽带干涉仪天线通过同轴电缆与抗混叠滤波器连接，所述抗混叠滤波器与四通道高速数据采集模块相连接。
15.在本发明实施例中，宽带干涉仪天线为平板天线，所述宽带干涉仪天线的响应频
带为0～300mhz。
16.在本发明实施例中，抗混叠滤波器的截止频率为25mhz。
17.在本发明实施例中，快、慢天线信号采集系统中快天线的时间常数为2ms，频率响应范围1khz～5mhz，慢天线的时间常数为6s，频率响应范围10hz～2mhz，输出电压的动态范围均为
±
10v。
18.在本发明实施例中，报警触发系统采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，通过结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度。
19.在本发明实施例中，快速检测系统采用具备快速分析功能的goertzel算法，通过结合power-law检测器的特点,实现针对突发信号的快速检测，且需要摒弃传统的弹跳窗口，提速突发信号起止时刻的反应时隙。
20.在本发明实施例中，goertzel算法运用自动量程变换技术，通过利用通路中抗混叠滤波器有较长的延时特性，在adc之前加一个可变增益调节器，在扫描过程中，使电路能进行充分的峰值预检测和增益判别，进而调整进入adc的信号增益。自动量程变换机制相当于扩展了adc的量程范围，从而提高了测量动态范围。
21.(三)有益效果
22.与现有技术相比，本发明提供了一种相干信号定位系统，具备以下有益效果：
23.该一种相干信号定位系统，通过超大中频检测带宽、高灵敏度快速进行相干信号定位，中频数据采集进行定位、解调、分析。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明信号预处理技术的硬件架构图；
26.图2为本发明goertzel算法图；
27.图3为本发明可变带通预滤波图；
28.图4为本发明组合滤波器幅频特性图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1-4所示，本发明提供了一种相干信号定位系统，包括：
34.宽带相干信号采集系统，用于测量闪电辐射源的方位角和仰角；
35.快、慢天线信号采集系统，用于捕获不同时间尺度探测闪电引起地面电场变化波形；
36.报警触发系统，用于优化用户精准监测功能；
37.快速检测系统，用于应对突发信号的出现；
38.控制计算机系统，用于控制宽带相干信号采集系统、快、慢天线信号采集系统的协调工作，计算机内设有采集数据控制软件，在计算机内还设有用于计算至少两个站点采集数据交汇坐标的三维定位处理软件。
39.进一步的，在本发明实施例中，宽带相干信号采集系统还包括用于接收闪电高频辐射信号的4个宽带干涉仪天线，宽带干涉仪天线通过同轴电缆与抗混叠滤波器连接，抗混叠滤波器与四通道高速数据采集模块相连接。
40.进一步的，在本发明实施例中，宽带干涉仪天线为平板天线，宽带干涉仪天线的响应频带为0～300mhz。
41.进一步的，在本发明实施例中，抗混叠滤波器的截止频率为25mhz。
42.进一步的，在本发明实施例中，快、慢天线信号采集系统中快天线的时间常数为2ms，频率响应范围1khz～5mhz，慢天线的时间常数为6s，频率响应范围10hz～2mhz，输出电压的动态范围均为
±
10v。
43.进一步的，请参照图1，在本发明实施例中，报警触发系统采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，通过结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度。
44.进一步的，请参照图2，在本发明实施例中，快速检测系统采用具备快速分析功能的goertzel算法，通过结合power-law检测器的特点,实现针对突发信号的快速检测，且需要摒弃传统的弹跳窗口，提速突发信号起止时刻的反应时隙。
45.进一步的，在本发明实施例中，goertzel算法运用自动量程变换技术，通过利用通路中抗混叠滤波器有较长的延时特性，在adc之前加一个可变增益调节器，在扫描过程中，使电路能进行充分的峰值预检测和增益判别，进而调整进入adc的信号增益。自动量程变换机制相当于扩展了adc的量程范围，从而提高了测量动态范围，具体可参照图3，该图中的原理框图显示了可变带通预滤波器对中频信号进行预滤波的处理过程。
46.进一步的，在本发明实施例中，中频信号经预滤波后分为两路:主路信号进行cic滤波器和fir滤波器组合滤波，其滤波器的幅频特性可见图4。
47.进一步的，在本发明实施例中，抗混叠滤波器存在很大的延时，它把输入信号延时
到adc采样时钟周期的很多倍。正是该延时的存在能够保证信号到达adc之前能够及时对输入信号进行电平判别处理和增益调整。滤波器的延时允许该技术在一个时钟周期内及时检测信号电平,然后在下一个时钟周期内决定需要调整的放大器增益并且完成电路设置。调整后具有最佳增益的信号到达adc,使动态范围最大化。特别是对那些需要更大动态范围的包含大、小信号的测量时，动态范围已经通过加在adc前面的增益改善了。增益规则处理器根据峰值处理器的输出结果控制可变放大器的增益:输入为大信号，放大器增益减小:输入为小信号，放大器增益增大。另外增益规则处理器还控制adc量化数据的缩放处理，目的是去掉可变放大器的增益，恢复原来信号幅度值。此外,通过提前对信号幅度检测和调整,可以防止信号过载从而保护adc。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。