面向多制式移动通信信号的测向系统关键技术设计与实现

摘要

当前，随着移动通信的快速发展，无线电应用日益增多，空中电磁环境愈加复杂，以及多种制式移动通信信号并存，给无线电监测管理部门带来了新的挑战。面向多制式移动通信信号的测向已成为无线电管理技术研究、开发和应用的新方向。
　　论文主要工作包括:
　　(1)讨论了无线电测向技术的研究现状，对常用无线电测向技术进行了比较、分析，针对移动通信信号多制式、宽带、高移动性和大动态范围等特点，选择比幅法测向技术和空间谱测向技术作为研发路线。
　　(2)为了提高传统比幅法的适用性，给出了一种基于查表的线性插值比幅算法。将该算法应用到不同的比幅测向体制中，通过MATLAB仿真证明八天线比幅测向体制最优。将该八天线比幅测向方法，在基于STM32MCU的硬件平台上进行了开发实现。在两个频段下得出其方差特性，验证了其实用性。
　　(3)在基于TIDSP的硬件平台上，构建了基于全向天线阵列的DOA估计软件系统，包括系统初始化、AD9361配置、采集测向数据、DOA估计算法的移植实现。其中，DOA估计方法的程序经编译器优化选项进行了优化并验证了其正确性。
　　(4)为了给测向系统快速准确地提供测向天线的方向图数据，设计并实现了天线自动测试系统。经在定向天线比幅测向系统中的硬件平台上试验表明，该系统可以自动获取多个天线在不同频点下的方向图数据，且相对于手动测试方法节省了80％时间。该系统同样可应用于全向天线阵列DOA估计系统。
　　论文设计和开发的面向多制式移动通信信号的测向系统关键技术，对现代无线电监测技术的发展具有积极的实用和一定的参考价值。

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摘要

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表格目录

缩略语

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究目标及内容

1．4 论文组织结构

第2章 无线电测向原理与技术

2．1 无线电测向概述

2．1．1 测向基本原理

2．1．2 天线方向图

2．1．3 移动通信信号特点

2．2 振幅法测向

2．2．1 最大信号法

2．2．2 最小信号法

2．2．3 等信号法

2．2．4 比幅法

2．3 全向振幅单脉冲测向

2．3．1 基本工作原理

2．3．2 相邻比幅法

2．3．3 全方向比幅法

2．4 相位法测向

2．4．1 干涉仪测向法

2．4．2 多普勒法测向

2．4．3 到达时间差法测向

2．5 空间谱估计测向

2．5．1 阵列模型

2．5．2 基于ULA的MUSIC算法

2．5．3 基于UCA的MUSIC算法

2．6 本章小结

第3章 定向天线比幅测向系统的设计与实现

3．1 八天线比幅测向算法的设计与论证

3．1．1 八天线比幅测向技术的原理

3．1．2 天线方向图函数的逼近方法

3．1．3 查表式线性插值比幅测向算法的设计

3．1．4 查表式线性插值比幅测向算法的论证

3．2 四天线与六天线比幅测向算法的论证

3．2．1 四天线比幅测向算法

3．2．2 六天线比幅测向算法

3．3 定向天线比幅测向系统的工程实现与验证

3．3．1 定向天线比幅测向系统的实现平台

3．3．2 定向天线比幅测向系统的工程实现

3．3．3 定向天线比幅测向系统的验证

3．4 本章小结

第4章 全向天线阵列DOA测向系统的设计与优化

4．1 全向天线阵列DOA测向系统的实现平台

4．1．1 TMs320C6670及其相关接口

4．1．2 系统硬件架构

4．1．3 软件开发平台

4．1．4 SYS／BIOS

4．2 全向天线阵列DOA测向系统的软件设计

4．2．1 平台软件功能模块

4．2．2 系统整体软件设计

4．2．3 软件优化

4．3 DOA算法的验证

4．3．1 验证方案

4．3．2 验证结果

4．4 本章小结

第5章 天线自动测试系统的设计与实现

5．1 天线自动测试系统的系统实现平台

5．1．1 系统硬件平台

5．1．2 系统软件平台

5．2 天线自动测试系统的工程实现与验证

5．2．1 系统功能模块软件设计

5．2．2 系统整体软件设计

5．2．3 天线自动测试系统的验证

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文工作总结

6．2 下一步工作及展望

参考文献

致谢