专利名称：集群车载通信系统用频数据评估的制作方法
技术领域：
本发明属于车载通信系统频谱管理领域，特别涉及集群车载通信系统用频数据评估，针对集群车载通信系统上装多个设备用频频率指配兼容性的评估。
背景技术：
集群车载通信系统用频数据评估是车载通信系统无线电频谱管理系统的关键技术之一，它直接影响着频率指配的正确性与有效性，为电磁频谱的指配提供辅助依据，是频谱管理系统首先要研究并解决的问题。集群车载通信系统集成了多部不同频带及功能的电台等设备，这些设备由于天线主动收发功能的限制，无法采用传统的屏蔽、滤波等抑制措施；且随着功能集成度越来越高、频谱越来越密集，无线系统间存在的邻道、谐波、互调、中频以及镜频等不同类型干扰将导致系统不可避免的存在着一些相互影响的频率自扰坏点，造成了电台通信距离缩短、语音质量变差、噪声增大等后果，严重时将导致各个通信信道完 全阻塞，致使集群车载通信系统甚至整个系统瘫痪。产生上述问题的主要原因，是对集群车载通信系统上装设备进行频率指配时，未考虑系统电磁兼容问题。因此，对于处在复杂地理环境的集群车载通信系统来讲，利用设备用频频率指配与电磁兼容相结合的技术，对集群车载通信系统用频数据信息进行评估，是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明目的是针对集群车载通信系统频谱管理存在的电磁兼容问题，提供一种集频段干扰预测、频点干扰预测、干扰分析、设备级以及系统级干扰评估为一体的集群车载通信系统用频数据评估，实现对集群车载通信系统用频频率兼容性进行实时的评估。本发明是这样实现的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是至少包括初始化步骤和实时使用步骤，其中，初始化步骤是对通信车设备之间的耦合度进行计算，包括步骤101，对通信车进行车体和天线建模；步骤102,对设备用频参数进行设置；步骤103，采用矩量法和快速多极子方法进行通信车平台耦合度计算；步骤104，对计算的耦合度结果进行保存；实时使用步骤是对集群车载通信系统用频数据进行评估，包括步骤105，对环境地理信息进行设定；步骤106，获取设备用频和特性信息，获取步骤104所保存的耦合度参数；步骤107，进行设备级干扰评估；步骤108，根据步骤106所获得设备评估结果进行系统级综合评估，最后进行步骤109,生成评估报告。所述的步骤107详细评估步骤包括步骤201，获取的待评估接收设备用频与特性信息；
步骤202，获取环境监测频点和车内辐射源自扰频点；步骤203，依据步骤201获取的设备用频频率和步骤202获取的环境监测频点和车内辐射源自扰频点，判断用频信息是否冲突，若冲突则进行步骤215，否则进行步骤204;步骤204，获取第一个(组)发射设备用频与特性信息主要包含设备工作频率、发射功率、馈电网络效率、中频抑制、镜频抑制、谐波抑制以及发射特性；步骤205，频段评估；设备满足干扰矩阵，则存在潜在的干扰，否则不存在潜在干扰；步骤206，依据步骤205频段评估结果判断是否存在潜在干扰，若存在进行步骤207，否则进行步骤212 ；步骤207，频点评估，评估依据如下
假定接收机的接收频率f；，中频频率fI;中频带宽为4，发射机I的发射频率为ftl，发射机2的发射频率ft2，频率的单位均为MHz，当它们满足以下关系时· fr-Br ( ftl ( fr+Br,则发射机I对接收机存在邻道(同频)干扰；· fr-Br ( mftl ( fr+Br,则发射机I对接收机存在m次谐波干扰(m为整数，一般取 3、5、7、9)；· ffBr ( ftl ( fj+B,,则发射机I对接收机存在中频干扰；· fr-Br ( ftl 土 2fx ( fr+Br,则发射机I对接收机存在镜频干扰；· fr-Br ( mftl±nft2 ( fr+Br,则发射机I和发射机2对接收机存在互调干扰(m、η为整数)；步骤208，依据步骤207频点评估结果判断是否存在潜在干扰，若存在进行步骤209，否则进行步骤212 ；步骤209，获取集群所处环境地理信息，本发明主要包含丘陵、山地、平原、丛林四种环境地理类型，其中丘陵信息主要包含丘陵半径、丘陵宽度等，山地信息主要包含山地高度和山地宽度,平原信息主要包含平原标准方差等,丛林信息主要包含丛林高度等；步骤210，根据获取的设备用频与特性信息进行无线电波传播分析；步骤211，计算干扰量，获取步骤217初始化部分得出耦合度以及步骤201、步骤204的设备用频及特性信息，进行干扰量的计算；步骤212，保存接收设备受扰分析结果，即保存接收设备受到当前获取的发射设备的干扰分析结果；步骤213，判断是否为最后一个(组)发射设备，如果是则进行步骤215，否则返回步骤214 ；步骤214，获取下一个(组)发射设备用频与特性信息，返回步骤205 ；步骤215，依据步骤212的设备受扰分析结果进行干扰评估，评估依据如下假定接收机接收到的干扰量为Pk和接收机的敏感度门限值&满足以下关系时，通常认为(I)当Pk < Sk时，则接收机完全可以正常工作；(2)当Sk彡Pk < I. 14Se时，则接收机受到轻度干扰；(3)当Pk彡I. 14Se时，则接收机受到严重干扰，无法工作；步骤216，保存接收设备评估结果。
所述的步 骤107系统级评估的详细评估步骤包括步骤301，获取步骤106所有设备评估结果即各设备接收到的干扰信号功率；步骤302，获取各设备的权重，并归一化权重向量；对于整个通信系统来说，不同的设备有不同的功能和用处，它们的重要程度也会随着不同的；步骤303，判断各设备是否在同一辆通信车上，若是则进行步骤305，否则返回步骤 304 ；步骤304，获取通信车权重，集群通信系统中不同的通信车重要程度也是有区别的，不同职责的通信车重要程度也就不同；步骤305，评估指标量化，本发明采用各设备接收到的干扰信号功率为评估指标；步骤306，构造与待评估方案对应的最优和最劣方案以便于求出待评估方案的贴近度，其中最优方案为各个设备都未受到干扰；最劣方案为各个设备都受到严重的干扰，把各设备受到的干扰信号功率Si赋值为其接收设备敏感度门限值的I. 14倍(W)；步骤307，运用TOPSIS算法对系统进行综合干扰评估，评估时采用成本型指标，即受扰程度越小越好；计算出待评估方案与最优方案的贴近度，并根据多次测试结果和工程经验给出待评估方案的性能等级；步骤308，保存系统综合干扰结果。所述的步骤201获取的待评估接收设备用频与特性信息，包含设备馈电网络效率、中频抑制、镜频抑制、谐波抑制以及发射特性。所述的步骤202获取环境监测频点和车内辐射源自扰频点，包含环境监测时间、经度、纬度、环境监测频点以及对应的电平值、通信车监测频点以及对应电平值。所述的步骤209获取集群所处环境地理信息是丘陵或山地或平原或丛林四种环境地理类型，其中丘陵信息主要包含丘陵半径、丘陵宽度等，山地信息主要包含山地高度和山地宽度，平原信息主要包含平原标准方差，丛林信息主要包含丛林高度。所述的步骤210，根据获取的设备用频与特性信息进行无线电波传播分析包括(I)短波天线传播损耗分析，短波损耗包括四个部分自由空间电波能量扩散损耗，电离层吸收损耗，电波落地反射损耗和其它额外损耗；(I. I)自由空间电波能量扩散损耗其表达式为
AtcZ,, = 201g(——) = 32.45+ 20 Ig/+20 lgi/(I)
λ式中，d为收发天线之间的距离(km)；f为发射天线频率(MHz)；Lbf为自由空间的传输损耗(dB);(1.2)电离层吸收损耗公式表示式为La = IOlog+{[AT (X，R12) X cos1.4 (O. 881 x) X (1+0. 0067 X R12) X SecI100] / (f+fH)2}(2)式中，AT(x, R12)为电离层吸收因子，它由磁倾角|X|和月份决定；X为太阳天顶角(度)；R12为太阳黑子的数目；fH为磁旋频率(MHz) ;Ι·为100米高处的入射角(度)；f为发射天线工作频率(MHz) ;La为电离层吸收损耗；(I. 3)电波落地反射损耗其表达式为
权利要求
1.集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是至少包括初始化步骤和实时使用步骤， 其中，初始化步骤是对通信车设备之间的耦合度进行计算， 包括步骤101，对通信车进行车体和天线建模； 步骤102，对设备用频參数进行设置； 步骤103，采用矩量法和快速多极子方法进行通信车平台耦合度计算；步骤104，对计算的耦合度结果进行保存； 实时使用步骤是对集群车载通信系统用频数据进行评估， 包括步骤105，对环境地理信息进行设定； 步骤106，获取设备用频和特性信息，获取步骤104所保存的耦合度參数； 步骤107，进行设备级干扰评估； 步骤108，根据步骤106所获得设备评估结果进行系统级综合评估；最后进行步骤109，生成评估报告。
2.根据权利要求I所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤107详细评估步骤包括 步骤201，获取的待评估接收设备用频与特性信息； 步骤202，获取环境监测频点和车内辐射源自扰频点； 步骤203，依据步骤201获取的设备用频频率和步骤202获取的环境监测频点和车内辐射源自扰频点，判断用频信息是否冲突，若冲突则进行步骤215，否则进行步骤204; 步骤204，获取第一个(组)发射设备用频与特性信息主要包含设备工作频率、发射功率、馈电网络效率、中频抑制、镜频抑制、谐波抑制以及发射特性； 步骤205，频段评估；设备满足干扰矩阵，则存在潜在的干扰，否则不存在潜在干扰；步骤206，依据步骤205频段评估结果判断是否存在潜在干扰，若存在进行步骤207，否则进行步骤212 ； 步骤207，频点评估，评估依据如下 假定接收机的接收频率f；，中频频率ち，中频带宽为发射机I的发射频率为ftl，发射机2的发射频率ft2，频率的単位均为MHz，当它们满足以下关系时 fr-Br ( ftl ( fr+Br，则发射机I对接收机存在邻道(同频)干扰； fr-Br ( mftl ( fr+Br,则发射机I对接收机存在m次谐波干扰(m为整数，一般取3、5、7、9)； fx-Br ( ftl (ち+Bp则发射机I对接收机存在中频干扰； fr-Br (ら±2ち(f,+B,，则发射机I对接收机存在镜频干扰； fr-Br ( mftl±nft2 ( fr+Br,则发射机I和发射机2对接收机存在互调干扰(m、η为整数)； 步骤208，依据步骤207频点评估结果判断是否存在潜在干扰，若存在进行步骤209，否则进行步骤212 ； 步骤209，获取集群所处环境地理信息，本发明主要包含丘陵、山地、平原、丛林四种环境地理类型，其中丘陵信息主要包含丘陵半径、丘陵宽度等，山地信息主要包含山地高度和山地宽度，平原信息主要包含平原标准方差等，丛林信息主要包含丛林高度等；步骤210，根据获取的设备用频与特性信息进行无线电波传播分析； 步骤211，计算干扰量，获取步骤217初始化部分得出耦合度以及步骤201、步骤204的设备用频及特性信息，进行干扰量的计算； 步骤212，保存接收设备受扰分析結果，即保存接收设备受到当前获取的发射设备的干扰分析结果； 步骤213，判断是否为最后ー个(组)发射设备，如果是则进行步骤215，否则返回步骤.214 ； 步骤214，获取下ー个(组)发射设备用频与特性信息，返回步骤205 ； 步骤215，依据步骤212的设备受扰分析结果进行干扰评估，评估依据如下 假定接收机接收到的干扰量为Pk和接收机的敏感度门限值も满足以下关系时，通常认为 (1)当Pk< Sk吋，则接收机完全可以正常工作； (2)当WI. 14Se吋，则接收机受到轻度干扰； (3)当Pk彡I.14Se吋，则接收机受到严重干扰，无法工作； 步骤216，保存接收设备评估結果。
3.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤107系统级评估的详细评估步骤包括 步骤301，获取步骤106所有设备评估结果即各设备接收到的干扰信号功率； 步骤302，获取各设备的权重，并归ー化权重向量；对于整个通信系统来说，不同的设备有不同的功能和用处，它们的重要程度也会随着不同的； 步骤303，判断各设备是否在同一辆通信车上，若是则进行步骤305，否则返回步骤304 ； 步骤304，获取通信车权重，集群通信系统中不同的通信车重要程度也是有区别的，不同职责的通信车重要程度也就不同； 步骤305，评估指标量化，本发明采用各设备接收到的干扰信号功率为评估指标； 步骤306，构造与待评估方案对应的最优和最劣方案以便于求出待评估方案的贴近度，其中最优方案为各个设备都未受到干扰；最劣方案为各个设备都受到严重的干扰，把各设备受到的干扰信号功率Si赋值为其接收设备敏感度门限值的I. 14倍(W)； 步骤307，运用TOPSIS算法对系统进行综合干扰评估，评估时采用成本型指标，即受扰程度越小越好；计算出待评估方案与最优方案的贴近度，并根据多次测试结果和工程经验给出待评估方案的性能等级； 步骤308，保存系统综合干扰結果。
4.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤201获取的待评估接收设备用频与特性信息，包含设备馈电网络效率、中频抑制、镜频抑制、谐波抑制以及发射特性。
5.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤202获取环境监测频点和车内辐射源自扰频点，包含环境监测时间、经度、纬度、环境监测频点以及对应的电平值、通信车监测频点以及对应电平值。
6.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤209获取集群所处环境地理信息是丘陵或山地或平原或丛林四种环境地理类型，其中丘陵信息主要包含丘陵半径、丘陵宽度等，山地信息主要包含山地高度和山地宽度，平原信息主要包含平原标准方差,丛林信息主要包含丛林高度。
7.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤210，根据获取的设备用频与特性信息进行无线电波传播分析包括 (I)短波天线传播损耗分析，短波损耗包括四个部分自由空间电波能量扩散损耗，电离层吸收损耗，电波落地反射损耗和其它额外损耗； (1.1)自由空间电波能量扩散损耗 其表达式为
8.根据权利要求2所述的集群车载通信系统用频数据评估，其方法特征是所述的步骤211的计算干扰量表达式如下 集群车载通信系统电磁干扰主要包含邻道干扰、谐波干扰、中频干扰、镜频干扰以及互调干扰类型； 邻道干扰 接收天线接收到的邻道干扰类型下的干扰功率为 Pin = Pout (f)+CP (f) (6) 式中，Pin为接收天线接收到的干扰功率(dBm)，Ptjut (f)为发射天线在接收天线调谐频点为f时的发射功率(dBm)，CP (f)为接收天线和发射天线在频点为f的耦合度(dB)；籲谐波干扰 谐波对接收机的干扰机理与邻道干扰基本一致，因此在获得了发射机的发射功率后，可參照邻道干扰计算方法对到达接收机输入端的谐波干扰功率进行计算； 中频干扰 不同波段的发射机对中频的抑制比不同。中频干扰的干扰电平计算可參考邻道干扰的计算方法进行计算； 镜频干扰 镜频干扰的干扰功率计算可參考邻道干扰的计算方法进行计算； 互调干扰 满足互调干扰的频率关系为 Hifiinf2 < If0土Br I (7) 式中，f\、f2为两个干扰信号的频率(MHz)，f0为接收机的调谐频率(MHz)，Br为接收机的中频带宽(MHz), m、η为互调阶数； 信号三阶互调干扰功率的计算表达式为 Pin = nPFin+mPNin+IMF (8) 式中，m、n为互调阶数，其中m、n分别为对应于离も最近、最远的信号频率的谐波次数，PFin、PNin分别为频率为fF、fN的干扰信号产生的接收机输入端的功率(dBm)，fN为离ち最近的干扰信号频率(MHz)，fF为离ち最远的干扰信号频率(MHz)，IMF为互调系数(dB)，Pin为接收机输入的功率(dBm)； 典型的陆地移动通信接收机的等效三阶互调系数为 IMF = D-601g(Af) (9) 式中，D为两信号三阶互调常数，一般取_50dB，Δ f为各干扰频率偏离接收机标称频率的平均值(以MHz计)。
全文摘要
本发明涉及集群车载通信系统用频数据评估，其方法至少包括初始化步骤和实时使用步骤，其中，初始化步骤包括步骤101，对通信车进行车体和天线建模；步骤102，对设备用频参数进行设置；步骤103，采用矩量法和快速多极子方法进行通信车平台耦合度计算；步骤104，对计算的耦合度结果进行保存；实时使用步骤是对集群车载通信系统用频数据进行评估，包括步骤105，对环境地理信息进行设定；步骤106，获取设备用频和特性信息，获取步骤104所保存的耦合度参数；步骤107，进行设备级干扰评估；步骤108，根据步骤106所获得设备评估结果进行系统级综合评估；最后进行步骤109，生成评估报告。实现对集群车载通信系统用频频率兼容性进行实时的评估。
文档编号H04B17/00GK102710344SQ20121012480
公开日2012年10月3日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者张红伟, 杜美玲, 田锦, 许社教, 邱扬 申请人:西安电子科技大学