本文件涉及電磁監(jiān)測，尤其涉及一種針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、頻譜監(jiān)測系統(tǒng)最早應(yīng)用的領(lǐng)域是航空領(lǐng)域，其代表是頻譜監(jiān)測系統(tǒng)imds(interference?monitoring?detection?system)，該系統(tǒng)由多個監(jiān)測飛機和地面監(jiān)測站組成，可以持續(xù)的對航空通信的電磁頻譜信息進行實時監(jiān)測，對監(jiān)測到的非法信號和異常干擾信號進行實時報警，以保證航空通信的安全。近年來，我國在頻譜監(jiān)測測向技術(shù)和裝備方面取得了長足的進步和顯著的成就。從技術(shù)角度來看，我國在無線電頻譜監(jiān)測領(lǐng)域取得了極大的進展，涵蓋了軍事和民用領(lǐng)域的相關(guān)單位。

2、然而，現(xiàn)有的電磁頻譜監(jiān)測系統(tǒng)主要應(yīng)用多元天線陣列，該天線陣列由多組天線構(gòu)成，通過計算不同天線的信號達(dá)到角度來進行測向定位。其不僅體積龐大，不便于攜帶和部署，隱蔽性差，而且成本昂貴，不適宜大規(guī)模推廣應(yīng)用。在無線電頻譜管理領(lǐng)域，有一種常用的定位算法tdoa(time?difference?of?arrival)，通過收集電磁信號到達(dá)不同監(jiān)測終端的時間，進行時間距離換算進行交匯定位。該方法的定位誤差嚴(yán)重依賴各個監(jiān)測終端的時間同步精度及電磁信號到達(dá)各個監(jiān)測終端的時延誤差，存在如下缺點：

3、1、由于監(jiān)測終端都是相對獨立的設(shè)備，通常使用晶振作為整板時鐘源，使得設(shè)備之間的頻率不同源，導(dǎo)致不同節(jié)點之間無法做到精確的時間同步。若不同節(jié)點之間時間不同步，通過接收信號的強度、時間、頻率等信息，對信號源進行精確的定位便異常困難。

4、2、電磁信號的傳播速度接近光速，使用tdoa算法進行定位時對時延誤差要求較高，通常需ns級別。若信號到達(dá)不同監(jiān)測設(shè)備的時延誤差較高，會嚴(yán)重影響信號定位的準(zhǔn)確性，甚至無法進行交匯定位。

5、因此，本申請?zhí)峁┮环N針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)及方法，解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)及方法，旨在解決上述問題。

2、本申請?zhí)峁┮环N針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

3、分布式電磁頻譜監(jiān)測子系統(tǒng)以及gnss時間同步系統(tǒng)；

4、分布式電磁頻譜監(jiān)測子系統(tǒng)包括：預(yù)設(shè)個數(shù)的分布式天線、網(wǎng)絡(luò)交換機和操作終端；

5、所述預(yù)設(shè)個數(shù)的分布式天線分布在目標(biāo)檢測區(qū)域的預(yù)設(shè)位置，采集原始電磁信號進行打包后發(fā)送到操作終端，其中，每個分布式天線包含一根接收天線；

6、所述網(wǎng)絡(luò)交換機為所述分布式天線與操作終端提供穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；

7、所述操作終端用于處理和分析收集到的電磁信號，對整個系統(tǒng)的參數(shù)進行指令配置，實現(xiàn)信號的相關(guān)性分析及測向定位；

8、所述gnss時間同步系統(tǒng)用于通過預(yù)設(shè)的時鐘馴服方法實現(xiàn)分布式天線的時鐘同步功能。

9、本申請?zhí)峁┮环N針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測方法，包括：

10、將預(yù)設(shè)個數(shù)的分布式天線分布在目標(biāo)檢測區(qū)域的預(yù)設(shè)位置，采集原始電磁信號進行打包后發(fā)送到操作終端，采用gnss時間同步系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)的時鐘馴服方法實現(xiàn)分布式天線的時鐘同步功能，其中，每個分布式天線包含一根接收天線；

11、通過網(wǎng)絡(luò)交換機為所述分布式天線與操作終端提供穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；

12、通過操作終端處理和分析收集到的電磁信號，對整個系統(tǒng)的參數(shù)進行指令配置，實現(xiàn)信號的相關(guān)性分析及測向定位。

13、本發(fā)明采用的分布式天線設(shè)備僅有一個接收天線，與現(xiàn)有電磁頻譜監(jiān)測系統(tǒng)含有多元天線陣列不同，系統(tǒng)監(jiān)測范圍更廣，抗毀壞能力更強，成本較低，便于大規(guī)模推廣使用；本發(fā)明提供的針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測方法通過gnss時間同步系統(tǒng)實現(xiàn)本地時鐘同步提高定位精度，通過定時采集和caf(cross?ambiguity?function)算法的時延估計技術(shù)實現(xiàn)采樣點級別的估計誤差，進行定位時不需要未知節(jié)點和參考節(jié)點間進行同步。

技術(shù)特征：

1.一種針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括：分布式電磁頻譜監(jiān)測子系統(tǒng)以及gnss時間同步系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式天線向所述操作終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作終端具體用于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作終端采用基于定時采集和caf算法的時延估計技術(shù)具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作終端采用的分布式定位定向算法具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述gnss時間同步系統(tǒng)具體用于：將gnss接收機輸出信號的長期穩(wěn)定度和分布式天線的恒溫晶振的短期穩(wěn)定度相結(jié)合，實現(xiàn)本地時間與標(biāo)準(zhǔn)時間同步，同時gnss接收機串口輸出與秒脈沖對應(yīng)的世界協(xié)調(diào)時間時刻信息，在提取到精確時間信息后，與秒脈沖一起同步本地時鐘，從而實現(xiàn)本地時間與世界協(xié)調(diào)時間統(tǒng)一，實現(xiàn)分布式天線的時鐘同步功能。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述gnss時間同步系統(tǒng)采用的預(yù)設(shè)的時鐘馴服方法具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片級原子鐘的鐘差模型通過公式1獲?。?/p>

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述gnss時間同步系統(tǒng)采用的預(yù)設(shè)的時鐘馴服方法進一步包括：在相位精同步狀態(tài)時通過當(dāng)前的鐘差測量值判斷gnss接收機是否發(fā)生失鎖，如果檢測到當(dāng)前鐘差為奇異值，則gnss判定接收機發(fā)生失鎖，重啟接收機，在等待特定時間后重新進入相位精同步狀態(tài)，恢復(fù)時鐘馴服操作。

10.一種針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N針對異常信號測向定位的分布式電磁監(jiān)測系統(tǒng)及方法，本申請的系統(tǒng)包括：分布式電磁頻譜監(jiān)測子系統(tǒng)以及GNSS時間同步系統(tǒng)；分布式電磁頻譜監(jiān)測子系統(tǒng)包括：預(yù)設(shè)個數(shù)的分布式天線、網(wǎng)絡(luò)交換機和操作終端；預(yù)設(shè)個數(shù)的分布式天線分布在目標(biāo)檢測區(qū)域的預(yù)設(shè)位置，采集原始電磁信號進行打包后發(fā)送到操作終端；網(wǎng)絡(luò)交換機為所述分布式天線與操作終端提供穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；操作終端用于處理和分析收集到的電磁信號，對整個系統(tǒng)的參數(shù)進行指令配置，實現(xiàn)信號的相關(guān)性分析及測向定位；GNSS時間同步系統(tǒng)用于通過預(yù)設(shè)的時鐘馴服方法實現(xiàn)分布式天線的時鐘同步功能。本申請通過高精度時延估計與時間同步技術(shù)提高信號定位的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：林志強,楊雷,李賓,陳大鵬,張保軍,李猛,托雅,李旭輝,黃俊,張潤鑫
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍96911部隊
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6