一种使用卫星导航模拟源测量泄漏电缆辐射角的方法

本发明属于微波测量领域，尤其涉及卫星导航模拟源来测泄漏电缆辐射角的微波测量应用方向。

背景技术：

1、泄漏电缆是一种特殊的导波传输线，其外导体上有周期性槽孔，具有馈线和天线的双重功能，电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波。可用于一般通信天线难以发挥作用的区域，如隧道、矿井、地下铁路等特殊空间。由于其辐射特性，在覆盖区域可以提高稳定且均匀的信号强度，也能减少系统间互调干扰影响，在特性阻抗、驻波系数、衰减等传输参数层面也具有良好的性能。随着通信和感知业务的普及，对泄漏电缆的辐射特性要求更高，辐射角是漏缆的基本参数。由于漏缆都很长，理想情况下轴平面内是平行辐射，辐射角测量成为微波测量的一个难点，漏缆辐射角只能用理论计算和计算仿真方法，但漏缆生产、铺设、漏缆探测及无线信道评估都迫切需要实地测量。用一般的有调制和无调制微波信号源都没有距离信息，不易测漏缆辐射平行波的方向，而卫星导航信号模拟源辐射信号就含有距离信息，接收机也简易普及，测距精度也可以达到较高的量级，因此采用卫星导航定位解算方法来解决微波测量的问题，是一种有益尝试，并且漏缆辐射角测量对非暴露空间的无线通信信道建模、目标感知及智能控制都有重要意义。

技术实现思路

1、发明目的：用含有距离信息的卫星导航模拟源信号来解决泄漏电缆辐射角估计的微波测量问题。

2、技术方案为了达到上述发明目的，本发明包括下列步骤：

3、(1)为了避免天空中的常规卫星导航信号的干扰，在卫星导航信号不能到达的非暴露空间(如地下空间)内，用卫星导航模拟源产生两个通道共四颗卫星的导航信号，分别激励两根等长间距为h的平行泄漏电缆的不同端，其中电缆1用1和2号卫星信号激励左端，电缆2用3和4号卫星信号激励右端，使两根电缆内电波传播方向与电缆开槽夹角相等，

4、(2)利用位于坐标(x，y)处的接收机接收四颗卫星导航信号，输出各星伪距ρ1，ρ2，ρ3，ρ4和导航电文，根据导航电文计算卫星位置，计算激励点到卫星的距离l1，l2，l3，l4，将两根电缆的接收机输出伪距做差得伪距差δρ13＝ρ1-ρ3或δρ24＝ρ2-ρ4，

5、(3)考虑到信号在电缆中传输速度小于光速导致相同距离传输时延增大的特点，需要将电缆中的传输距离修正为相同传输时延的自由空间伪距。因此先要计算出在两根电缆中的传输时延t1，t2，将对应时延乘上光速c就可以计算出信号在两根电缆中传输路径长度的等效伪距ct1，ct2。假设单根电缆长度为l，辐射角为θ，则：

6、

7、其中α为电缆中传输速度与光速的比值。根据电缆和接收机位置的几何关系可推导出信号从电缆到接收机的传输距离d1，d2。

8、

9、那么卫星信号通过电缆传输的信号等效伪距r1，r2，r3，r4，ri可表示为：

10、

11、将接收机输出的伪距做差，抵消掉接收机与卫星的钟差、电离层误差和对流层误差等公共误差后，伪距差δρ13＝ρ1-ρ3或δρ24＝ρ2-ρ4就等于对应信号传播的等效伪距差，即

12、δρ13＝r1-r3或δρ24＝r2-r4          (4)

13、联立公式(3)和(4)可以解出漏缆辐射角θ的计算公式：

14、

15、其中：或

技术特征：

1.一种使用卫星导航模拟源测量泄漏电缆辐射角的方法，其特征在于，在非暴露空间内，用卫星导航模拟源产生两个通道共四颗卫星的导航信号，分别激励两根等长间距为h的平行泄露电缆的不同端，其中电缆1用1和2号卫星信号激励左端，电缆2用3和4号卫星信号激励右端，使两根电缆内电波传播方向与电缆开槽夹角相等，利用接收机接收四颗卫星信号并输出各星的伪距和导航电文，然后根据泄漏电缆辐射角与伪距差的几何关系计算出泄漏电缆辐射角度，具体步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种使用卫星导航模拟源测量泄漏电缆辐射角的方法。属微波测量领域，解决的是测量泄漏电缆未知辐射角度的问题。测量环境选择避免外界常规卫星导航信号干扰的非暴露空间，用卫星导航模拟源产生两个通道四颗卫星的导航信号，分别激励两根等长间距为h的平行泄漏电缆的不同端，其中电缆1用1和2号卫星信号激励左端，电缆2用3和4号卫星信号激励右端，利用已知坐标的接收机接收四颗卫星信号并输出各星的伪距和导航电文，利用伪距差和信号传播路径的几何，计算出泄漏电缆的电波辐射角，为泄漏电缆在无线通信信道建模、目标感知及智能控制方面应用提供数据支持。

技术研发人员：宋茂忠,徐家俊,汤小龙,尹立华,董世茂
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29