无线电信号跟踪定位系统的设计与应用

马乐

国家新闻出版广电总局203台 内蒙古 呼和浩特市 010070

无线电信号跟踪定位系统的设计与应用

马乐

国家新闻出版广电总局203台 内蒙古 呼和浩特市 010070

本文提出了一种基于多站交汇定位的无线电信号跟踪定位系统设计，从体系结构、WEB程序设计和联网服务程序设计等方面对该系统作重点阐述，并结合实际应用测试，论证该系统在中短波广播监测中的重要作用。

无线电信号 跟踪定位 设计与应用

引言

无线电测向是利用无线电测量设备测定目标无线电信号的来波方向。根据不同的测向方法，将测向体制分为幅度比较法测向体制、沃特森—瓦特测向体制、干涉仪测向体制、多普勒测向体制和空间谱测向体制等。其中，干涉仪测向体制以及问世不久的空间谱测向体制，因其具有测向灵敏度高、速度快和抗干扰性强等特点，成为目前无线电监测中的主流测向体制。

基于单站的干涉仪测向站或是空间谱测向站，仅能获取到无线电信号的来波方向，无法对其实际发射地点进行精确定位。对于无线电监管部门，这显然是不够的。那么，有没有一种方法可以实现无线电信号的精确定位呢？本文将立足总局监管中心实际，设计一种基于多站交汇定位的无线电信号跟踪定位系统。

1 设计思路

无线电信号跟踪与定位系统由若干测向站与中心定位站组成，由测向站测量来波方向，中心定位站通过内网统一指挥多个测向站进行测向，并根据测向站回传的测向结果进行交汇定位。如图1所示。系统软件应基于先进的计算机技术、数据库技术和网络技术，实用性强，有良好的可扩展性和安全性，可大大提高无线电信号监测管理工作的效率，较好地满足各监测台监测工作的需要。

图1 系统总体框架

2 体系结构

无线电信号跟踪与定位系统软件在整体上分为两部分：WEB服务端和联网服务程序。WEB服务端和联网服务程序均运行在中心站，联网服务程序通过测向站控制接口（中转）与测向站进行通信，WEB服务端进行各种监测相关操作需要先通过联网服务程序再与中转通信。如图2所示

图2 系统软件体系结构图

测向站的DFTP接口服务程序对联网服务程序是透明的，位于中转位置的监测站控制接口根据总局监管中心发布的DFTP协议自行开发。

3 WEB程序设计

无线电广播信号跟踪与定位系统WEB程序是用户使用系统软件的主界面，在该界面中完成各种资料以及各种监测业务的处理。WEB程序采用B/S（Browser/Server）结构，即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起而对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在浏览器前端（Browser）实现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构。这样大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。B/S结构是一次到位开发，能实现不同人员，从不同地点，以不同的接入方式（比如LAN、WAN、Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据库，能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。特别是在JAVA这样的跨平台语言出现之后，B/S架构管理软件更为方便、快捷和高效。

3.1 功能设计

系统由测向管理、基础资料管理、信息查询和系统管理四个主要功能模块构成。

3.1.1测向管理

测向管理需要至少具备实时测向和设定任务测向两项功能。其中，实时测向用于实时对单频点选择单站或多站手动测向，可以设定测向参数和同频多址参数。设定任务测向功能则是根据已设定好的频点或者广播运行图自动进行测向，并将测向结果进行保存。如图3所示。

图3 单站测向界面

3.1.2基础资料管理

基础资料管理主要包括测向站管理、电源管理、发射台管理和运行图管理等功能。主要手段是通过对数据库进行操作，将测向站参数、发射台参数及运行图信息录入数据库，供测向时参考和调用。

3.1.3信息查询

信息查询主要用于查询测向站执行状态和任务执行状态，以方便使用者了解测向工作运行情况。

3.1.4系统管理

系统管理主要包括部门管理、用户管理、角色管理、日志管理和系统参数设置等信息，可以分别针对部门、用户和角色进行功能授权，防止出现非授权操作。

4 联网服务程序设计

联网服务程序是一个单独的程序，又称作应用服务器，具有多用户、多任务、后台执行、开机启动和稳定性要求高等特点。联网服务程序是无线电广播信号跟踪与定位系统正常运转的重要组成部分，其涉及软件技术面较广，有一定难度。

用户使用WEB浏览器连接WEB服务器，通过WEB服务器向系统应用服务器申请设备资源，获得使用权限后通过DFTP协议向各个设备集成商的DFTP服务接口发送测向指令，各个设备集成商的DFTP服务接口接收到测向指令后，转换成各自独立的指令发向设备。当设备返回测向数据后，各个设备集成商的DFTP服务接口把各自的数据格式转换成DFTP的标准格式，发送测向数据给系统应用服务器，系统应用服务器再把数据转发给WEB服务器，最后通过WEB服务器发送到用户的WEB浏览器。若有交汇定位要求，系统应用服务器会把测向结果发给地图服务器，从地图服务器取得交汇点信息。如图4所示。

图4 系统组网示意图

联网程序服务主要有五个功能：实时监测中转、任务自动处理、用户和设备资源管理、GIS服务器管理和交汇定位处理。

实时监测中转服务负责在WEB客户端访问设备时进行通信的中转。即每个用户都不能直接与监测站设备通信，只能连接到实时监测中转服务，然后由实时监测中转服务与设备连接。实时监测中转服务可以提供数据共享，其他用户可以实时查看正在监测的数据。

任务自动处理完成用户制定的常规任务和设定任务的自动处理，任务开始时间到自动开始执行，任务结束时间到立即停止任务。任务执行完后保存任务数据到数据库。

用户和设备资源管理是指测向网内各类用户，都需通过应用服务器统一进行注册，统一分配测向资源。应用服务器需定时查询各测向设备的状态。每个用户要使用设备，都必须先到应用服务器申请授权，获得权限后，才可使用设备。

GIS服务器管理和交汇定位处理，是指由5台GIS/交会定位服务器组成GIS/交会定位服务器群，由系统自动进行统一管理与分配，完成测向结果的自动交汇定位。实时扫描测向结果表，没有交汇的频率，把测向结果送到GIS服务器，完成交汇定位。

5 系统应用

目前，无线电信号跟踪定位系统在广电行业的应用主要集中在中短波频段，尤其是短波。由于依靠天波进行传播，具有传播距离远，不受地域限制的特点，往往会作为测向的重点。对于实现中短波信号跟踪定位，为使测量结果更加准确，应尽可能多的调用测向站（不少于3个测向站）对目标信号进行同时测向。同时，所调用各站应分布于相隔较远的地理位置。通过对该系统进行累积100频次（同频多址31频次、单频单址69频次）的联网测试，统计出同频多址的包含欲测部分台址率为83.87%；单频单址的包含欲测部分台址率为95.65%。总体包含欲测部分台址率达到92%，是中短波广播监测工作的重要助手。如表1。

结束语

基于多站交汇定位的无线电信号跟踪定位系统能够有效利用现有测向站资源，通过联网整合实现对无线电信号的跟踪定位，是一种科学可行的技术方案。随着各国广播的快速发展和国际斗争的日益复杂，无线电信号的跟踪定位必将愈加重要。目前，已投入运行的系统虽能满足监测工作的需要，但也存在伪交汇结果较多，定位准确度有待进一步提高的问题，需要我们不断学习研究和改进。

表1 短波信号跟踪定位系统测试表

[1]冯小平，杨绍全.《通信对抗原理》.西安：西安电子科技大学出版社.2009-08

[2]杨瑞.《无线电信号处理算法》. 西安：西安电子科技大学出版社.2006

[3]梁兴柱.《VisualC++.NET程序设计》.北京：清华大学出版社.2010-08

审稿人：魏朝辉 内蒙古新闻出版广电局监管中心正高级工程师

责任编辑：王学敏

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2096-0751（2016）11-0020-04

马 乐 国家新闻出版广电总局203台 助理工程师