短波測(cè)向系統(tǒng)地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法研究

蘆偉東

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站，哈爾濱，黑龍江 150010）

短波測(cè)向系統(tǒng)地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法研究

蘆偉東

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站，哈爾濱，黑龍江 150010）

本文主要研究了短波測(cè)向系統(tǒng)地波準(zhǔn)確度的測(cè)試方法，結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)給出了適用于一般情況下的地波準(zhǔn)確度測(cè)試技術(shù)方法。

準(zhǔn)確度；測(cè)試方法；地波

1 引言

測(cè)向準(zhǔn)確度（direction finding accuracy）又稱測(cè)向精度，是衡量短波固定監(jiān)測(cè)站測(cè)向質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此，地波準(zhǔn)確度測(cè)試十分重要。本文簡(jiǎn)要分析了國(guó)際、國(guó)內(nèi)常用的地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法，說(shuō)明了適用于一般情況的地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法。

2 統(tǒng)計(jì)測(cè)向準(zhǔn)確度的方法

通常，用測(cè)向系統(tǒng)顯示的示向度與實(shí)際方位角真值差的均方根值表示測(cè)向準(zhǔn)確度。顯然，測(cè)向準(zhǔn)確度描述了測(cè)向系統(tǒng)的測(cè)向誤差統(tǒng)計(jì)值。設(shè)a為測(cè)向準(zhǔn)確度，bij是在方位角真值hj(j=1，2，3…m)、頻率fi(i=1，2，3…n)上測(cè)量示向度與實(shí)際方位角真值的差，則測(cè)向準(zhǔn)確度可以用以下三種統(tǒng)計(jì)方式表示：

（1）平均值

（2）均方根值

（3）標(biāo)準(zhǔn)偏差

在國(guó)際上，測(cè)向準(zhǔn)確度一般用均方根值表示，即式（2）。通常，一個(gè)正常工作的短波測(cè)向系統(tǒng)的測(cè)向準(zhǔn)確度a≤2°，若a≥2°，則需要逐一檢查該測(cè)向系統(tǒng)的測(cè)向天線振子是否有損壞的情況。

3 短波地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法

國(guó)內(nèi)有一種測(cè)試方法是在以測(cè)向天線陣中心為圓心、距離天線振子30米的圓弧上，每隔45°方位角布置一個(gè)功率為5W的短波信號(hào)輻射源，依次在2-30MHz的頻段上每隔1MHz選取一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試方法雖然看似方便易行，但是需要在前期建設(shè)測(cè)向天線陣時(shí)，短波信號(hào)輻射源也要一并安裝，所以并不適用于一般情況下的地波測(cè)試方法。下面將介紹一種適用于一般情況下的地波準(zhǔn)確度測(cè)試方法。

3.1 選擇測(cè)試地點(diǎn)

圖1 信號(hào)源與天線陣距離示意圖

國(guó)際上常用的方法是在位于距離測(cè)向天線陣1.5～5km的距離范圍內(nèi)選擇36個(gè)測(cè)試點(diǎn)，如圖1所示，即方位角在每隔6～14°的范圍內(nèi)設(shè)立一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，這樣能夠保證在360°的范圍內(nèi)有足夠多的測(cè)試點(diǎn)，從而使得最終的測(cè)向準(zhǔn)確度統(tǒng)計(jì)值無(wú)限接近測(cè)向準(zhǔn)確度的真值。但是在實(shí)際測(cè)量中，由于受到天線陣所在地區(qū)的地理環(huán)境限制，很難達(dá)到上述要求。因此，我們需要結(jié)合地理信息數(shù)據(jù)，得出可以輕松到達(dá)的測(cè)試地點(diǎn)。借助互聯(lián)網(wǎng)上常見(jiàn)的電子地圖，先在計(jì)算機(jī)上標(biāo)出切實(shí)可行的測(cè)試點(diǎn)，記錄下它們的經(jīng)緯度，規(guī)劃好最優(yōu)的行車路線，然后駕駛裝備短波信號(hào)源的車輛前往這些測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，若在該地點(diǎn)發(fā)射的短波信號(hào)可以滿足測(cè)向系統(tǒng)的靈敏度（即最小信噪比）要求，則采用該測(cè)試點(diǎn)，利用GPS定位系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄該測(cè)試點(diǎn)的經(jīng)緯度。若不能滿足測(cè)向系統(tǒng)靈敏度要求，則放棄該測(cè)試點(diǎn)，重新選擇其他合適地點(diǎn)。

圖2 選擇測(cè)試點(diǎn)示意圖

下面舉一個(gè)實(shí)例。如圖2所示天線陣所在位置緊鄰右側(cè)為河流，所以只能在左側(cè)選取合適的測(cè)試點(diǎn)，然后驅(qū)車前往這些測(cè)試點(diǎn)逐一進(jìn)行篩選，最終得到合格的測(cè)試點(diǎn)。

3.2 選擇頻率

國(guó)際上常用的方法是在測(cè)向機(jī)的工作頻段內(nèi)，每隔10倍頻差至少選取9個(gè)頻率，而且包含頻段的起點(diǎn)和終點(diǎn)。若頻率范圍沒(méi)有達(dá)到10倍頻差，需至少選擇5個(gè)頻點(diǎn)。但是在實(shí)際工作中，往往測(cè)試地點(diǎn)難以滿足每間隔10°方位角選取一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的要求，所以，應(yīng)盡量多選擇測(cè)試頻率，從而使最終測(cè)向準(zhǔn)確度的統(tǒng)計(jì)值更加接近真值。因此，我們?cè)?-30MHz范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)試時(shí)的頻譜占用情況，選擇沒(méi)有被占用的頻率作為測(cè)試頻點(diǎn)。每隔1MHz左右選取一個(gè)頻點(diǎn)，這樣就得到29個(gè)頻點(diǎn)，可得到m×n=12×29=348條測(cè)試數(shù)據(jù)。

在選擇測(cè)試頻點(diǎn)前，要先測(cè)試短波信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)的天饋系統(tǒng)的駐波比，如果駐波比在2以上，則該天饋系統(tǒng)需要維修或加裝天調(diào)。正常的天饋系統(tǒng)駐波比如圖3所示，我們要盡量選取駐波比低的頻點(diǎn)。

圖3 天饋系統(tǒng)駐波比

3.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)際測(cè)試時(shí)，要記錄每一個(gè)測(cè)試地點(diǎn)的每一個(gè)測(cè)試頻點(diǎn)的方位角，還應(yīng)記錄獲得該方位角時(shí)所用的解調(diào)方式，一般常用的解調(diào)方式為USB和AM兩種。

短波發(fā)射天線一般為垂直極化，因此測(cè)向機(jī)一般針對(duì)垂直極化波進(jìn)行測(cè)向，但是有時(shí)也會(huì)針對(duì)水平極化波測(cè)向，在測(cè)試時(shí)，應(yīng)當(dāng)記錄當(dāng)時(shí)所用短波信號(hào)的極化方式。表1是一個(gè)數(shù)據(jù)記錄表格的例子。

表1 數(shù)據(jù)記錄表

示向度RMS均方根值ΔθRMS由式（4）確定：

式中，m為測(cè)量方位點(diǎn)數(shù)；N為每個(gè)方位上測(cè)量的頻點(diǎn)數(shù)；Δθij為第j個(gè)測(cè)量方位上第i個(gè)測(cè)量頻點(diǎn)的示向度誤差。

圖4 示向度誤差

注意，Δθij=實(shí)際測(cè)量示向度-理論示向度，而不是實(shí)際測(cè)量示向度-實(shí)際測(cè)量示向度均值。后一種統(tǒng)計(jì)方法只是單純的照搬了均方根誤差的概念，并不適用于本測(cè)試方法。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子：理論示向度為90°，測(cè)量了29個(gè)頻點(diǎn)，而實(shí)際測(cè)量示向度都在20°上下浮動(dòng)，如果按照后一種統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算誤差，會(huì)判斷為測(cè)向準(zhǔn)確，但是顯然與事實(shí)不符。后一種誤差的算法，只能用來(lái)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定性誤差，而不是測(cè)向準(zhǔn)確度誤差。

按照“Δθij=實(shí)際測(cè)量示向度-理論示向度“算法統(tǒng)計(jì)誤差可以很直觀的看出哪些頻點(diǎn)的誤差偏大，如圖4所示，可以很清楚的看出7MHz以下的頻點(diǎn)誤差較大，而在10MHz時(shí)，出現(xiàn)了負(fù)方向的誤差。這就需要反復(fù)多次測(cè)試，最后根據(jù)統(tǒng)計(jì)值，找到合適的修正方法消除示向度誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

短波地波準(zhǔn)確度測(cè)試是測(cè)向系統(tǒng)測(cè)向準(zhǔn)確度的重要組成部分，也是短波監(jiān)測(cè)站日常的重點(diǎn)工作之一。所以，充分理解地波準(zhǔn)確度測(cè)試的含義，掌握切實(shí)可行的測(cè)試方法就先顯得尤為重要。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，給出了選擇測(cè)試地點(diǎn)、選擇頻點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)過(guò)程，因此具有重要的實(shí)用價(jià)值。

[1] 段洪濤，曾繁聲．測(cè)向準(zhǔn)確度測(cè)試方法研究．北京：中國(guó)無(wú)線電，2009.

[2] 軍用高頻無(wú)線電測(cè)向設(shè)備技術(shù)要求和測(cè)量方法．中國(guó)人民解放軍總參謀部，1993.

世紀(jì)睿科亮相BIRTV2014

BIRTV 2014近日在北京舉行，世紀(jì)睿科集團(tuán)攜成功上市的喜訊，以嶄新的面貌亮相BIRTV 2014。世紀(jì)?？萍瘓F(tuán)作為領(lǐng)先的一站式全媒體應(yīng)用解決方案供應(yīng)商，致力于提供高端軟硬件應(yīng)用解決方案，提供活動(dòng)轉(zhuǎn)播服務(wù)及系統(tǒng)維護(hù)服務(wù)，也研發(fā)并銷售轉(zhuǎn)播及傳輸設(shè)備。其應(yīng)用解決方案、服務(wù)及設(shè)備獲得了需要全媒體相關(guān)服務(wù)的客戶的廣泛使用。此次，世紀(jì)?？萍瘓F(tuán)攜旗下世紀(jì)?？?、時(shí)代華睿、永達(dá)國(guó)際、高駿（CGT）等成員公司，全新亮相。世紀(jì)睿科集團(tuán)秉承創(chuàng)新的精神，為展會(huì)帶來(lái)應(yīng)用解決方案新理念，引領(lǐng)廣大全媒體行業(yè)客戶從傳統(tǒng)媒體邁向新媒體。世紀(jì)?？萍瘓F(tuán)向觀眾呈現(xiàn)以全媒體、全融合新聞集群化應(yīng)用、高端多通道錄制及快速編輯系統(tǒng)應(yīng)用等為代表的高端制作域應(yīng)用；IP化全流程播出調(diào)度系統(tǒng)為主的播出主控域應(yīng)用；全媒體互動(dòng)演播室應(yīng)用；超高清應(yīng)用；新媒體融合解決方案；下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)；全媒體無(wú)線與通信等9大主題鮮明的展區(qū)。

Study on the Shortwave Direction Finding System Ground Wave Accuracy Test Method

Lu Weidong
(State Radio Monitoring Center Harbin Monitoring Station, Harbin, 150010)

This paper describes a detailed study of shortwave direction finding system ground wave accuracy test method. Com bine with the daily work experience, it introduces applicable to the general case of groundwave accuracy testing technique method.

accuracy; test method; ground wave

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.09.011

TN 92

B

1672-7274（2014）09-0040-03