在大型集會(huì)場(chǎng)合,，武警、公安在復(fù)雜電磁環(huán)境下要求快速準(zhǔn)確傳遞信息,，完成執(zhí)勤,、處突和反恐等任務(wù)，而自然環(huán)境和人為干擾將直接影響信息傳輸,。準(zhǔn)確偵測(cè)定位干擾信號(hào),。可以及時(shí)了解干擾環(huán)境的組成,、特點(diǎn)和電磁態(tài)勢(shì),，有助于做出正確的應(yīng)對(duì)措施。目前,，國(guó)內(nèi)外雖均有用于電磁檢測(cè)的設(shè)備,，但價(jià)格昂貴，因此提出一種新算法的干擾信號(hào)偵測(cè),、追蹤與定位系統(tǒng),，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,。并具有小型靈活,、簡(jiǎn)單實(shí)用、性價(jià)比高等特性,。

新算法與經(jīng)典算法比較

　　傳統(tǒng)目標(biāo)源定位中,，計(jì)算目標(biāo)源經(jīng)度和緯度的經(jīng)典算法主要有2種：一是“兩點(diǎn)定位法”，即2條相對(duì)干擾源的定向射線(由測(cè)量時(shí),，定向天線給出的方向)交于一點(diǎn),，則這一交點(diǎn)，就是所要求的目標(biāo)點(diǎn)，如圖l所示,。

　　這種算法缺點(diǎn)是在求解干擾源C的經(jīng),、緯度過(guò)程需考慮的情況較多。例如求解過(guò)程中,，以測(cè)量點(diǎn)A為例,，A點(diǎn)的經(jīng)度可能比B點(diǎn)高，或比B點(diǎn)低,；A點(diǎn)的緯度可能比 B點(diǎn)高,，或比B點(diǎn)低，這共有4種情況,，再加上干擾點(diǎn)C的每一種情況對(duì)應(yīng)的2種不確定性,，那么實(shí)際C點(diǎn)在求解過(guò)程中可能性共有4×4=16種。那么至少要編寫(xiě)16個(gè)子程序,，其編程過(guò)程異常復(fù)雜,，且易于出錯(cuò)。

　　二是“雙曲線定位法”,，該定位法是以三個(gè)測(cè)量點(diǎn)中的任意兩個(gè)為雙曲線的焦點(diǎn),，并作兩對(duì)雙曲線，這兩對(duì)雙曲線必然有交點(diǎn),，該交點(diǎn)就是所求的干擾點(diǎn),。但這種方法也存在多種情況，分析比較復(fù)雜,。因此基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,，提出了一種新的定位算法。

　　該新算法主要優(yōu)點(diǎn)：建立數(shù)學(xué)模型,，簡(jiǎn)潔,、明了和直觀地分析問(wèn)題；極大改進(jìn)“兩點(diǎn)定位法”,，避免各種復(fù)雜,、繁瑣情況的出現(xiàn)，避免因南北半球或者經(jīng),、緯度的矢量性而產(chǎn)生的計(jì)算錯(cuò)誤,；簡(jiǎn)化系統(tǒng)程序的復(fù)雜程度，提高程序的運(yùn)行速率,，縮短程序運(yùn)行的周期,，從而加快干擾源的追蹤和定位；精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)備,，降低設(shè)備成本,，擴(kuò)展原有系統(tǒng)功能,。

 系統(tǒng)算法

　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心算法可分成兩部分，一是干擾點(diǎn)的跟蹤和定位,，也就是求解干擾源經(jīng),、緯度；二是求解距離,，即求解干擾源C與測(cè)量點(diǎn)A和B的距離,。軟件設(shè)計(jì)時(shí)，以模塊化的設(shè)計(jì)思想,，結(jié)合TMS320F2812的指令及其硬件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為算法主程序和A/D轉(zhuǎn)換程序。

　　3．1 干擾偵測(cè)系統(tǒng)的基本原理

　　圖 2為干擾偵測(cè)與定位系統(tǒng)原理圖,。為了直觀,，把整個(gè)系統(tǒng)的主要原理圖抽象到二維平面坐標(biāo)系中，其中：A點(diǎn)為偵測(cè)的主機(jī)位置,；B點(diǎn)為偵測(cè)的從機(jī)位置,；C點(diǎn)為待測(cè)干擾源,；Jl為主機(jī)測(cè)試點(diǎn)A和干擾源C點(diǎn)之間的連線與正北方向的夾角,；J2為從機(jī)測(cè)試點(diǎn)B和干擾源C點(diǎn)之間的連線與正北方向的夾角。以A點(diǎn)為坐標(biāo)參考點(diǎn),，令A(yù)點(diǎn)坐標(biāo)為(AJ,，AW)，則B點(diǎn)和C點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(BJ—AJ,，BW—AW),、(CJ—AJ，CW—AWl：坐標(biāo)X軸定義為經(jīng)度,，Y軸定義為緯度,。

　　假定坐標(biāo)系XOY中，在A點(diǎn)進(jìn)行干擾測(cè)試,，當(dāng)頻譜儀的探測(cè)天線轉(zhuǎn)到與正北方向成J1角度時(shí),，干擾信號(hào)強(qiáng)度最大、干擾信號(hào)最強(qiáng),，因此可以確定干擾源就在射線 AA’上,，其干擾信號(hào)與主機(jī)測(cè)量點(diǎn)(以正北方向?yàn)閰⒖挤较?的夾角就是Jl；同理,，在從機(jī)探測(cè)點(diǎn)B點(diǎn)測(cè)量時(shí),，干擾源就在射線BB’上，其干擾信號(hào)與從機(jī)測(cè)量點(diǎn)(以正北方向?yàn)閰⒖挤较?的夾角就是J2,；兩條射線AA’和BB’的交點(diǎn)就是干擾源C點(diǎn),，即完成干擾源的偵測(cè)和定位,。假如測(cè)量過(guò)程中，干擾源不停移動(dòng),，由于整個(gè)系統(tǒng)在定位時(shí),，干擾源的定位時(shí)間非常短暫，因此,，經(jīng)過(guò)多次偵測(cè)和定位,，可形成無(wú)數(shù)個(gè)C點(diǎn)組成的干擾源軌跡，從而發(fā)現(xiàn)干擾源的運(yùn)動(dòng)參數(shù),，完成對(duì)干擾信號(hào)的追蹤,。

　　3．2 計(jì)算干擾源經(jīng)度和緯度

　　在平面直角坐標(biāo)系XOY中，令干擾源C點(diǎn)的坐標(biāo)為(X,，Y),，則直線AC的斜率為：

　　由上可知，坐標(biāo)系XOY中,，求解C點(diǎn)的坐標(biāo)(X,，Y)。令C點(diǎn)的經(jīng)度坐標(biāo)為CJ,，緯度坐標(biāo)為CW,，則最終C點(diǎn)的坐標(biāo)為(AJ+X，AW+Y),。干擾源C點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式中各項(xiàng)參數(shù),，均可由已知條件和測(cè)量結(jié)果獲得，因此該算法完成干擾源的追蹤與定位,。

　　3．3 干擾源C點(diǎn)與偵測(cè)點(diǎn)A和B的距離

　　已知兩點(diǎn)的經(jīng)度和緯度,，利用式(3)求解出這兩點(diǎn)之間的距離。通過(guò)計(jì)算得出主機(jī)偵測(cè)點(diǎn)A和干擾源C的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)分別是(AJ,AW)和(AJ+x,，AW+y),，則A和C的實(shí)際距離DAC可表示為：

算法應(yīng)用

　　WJ- 1型電磁干擾測(cè)量?jī)x是基于該新算法而設(shè)計(jì)的，已應(yīng)用于北京奧運(yùn)會(huì),。該電磁干擾測(cè)量?jī)x不僅能夠?qū)Ω蓴_信號(hào)進(jìn)行全方位偵測(cè),、追蹤、定位,、計(jì)算出其移動(dòng)中干擾信號(hào)運(yùn)動(dòng)軌跡和尋找到干擾源最佳路徑,，且還大大簡(jiǎn)化原有抗干擾系統(tǒng)的設(shè)備的復(fù)雜度。而該設(shè)備中基于此算法由STCl2C5410AD單片機(jī)控制的自旋式超寬帶方向天線很好地解決抗干擾,，簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜度,，節(jié)約成本。WJ-1型抗干擾偵測(cè)系統(tǒng)工作流程如圖3所示,。

　　整個(gè)系統(tǒng)分為主機(jī)和從機(jī)兩大部分,，主機(jī)和從機(jī)配合工作,，掃描干擾信號(hào)的自旋式超寬帶方向天線，計(jì)算模擬信號(hào)處理A／D轉(zhuǎn)換在主從機(jī)的各自數(shù)值,。在從機(jī)中干擾信號(hào)經(jīng)頻譜儀分析處理后,，得到的各項(xiàng)參數(shù)傳輸給主機(jī)，有CPU統(tǒng)一處理,。中角度傳感器主要用于記錄自旋式超寬帶方向天線的旋轉(zhuǎn)角度,，STC單片機(jī)用于控制角度傳感器和步進(jìn)電機(jī)，其中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)其精度達(dá)0．05°/步,，即平面方向精度可以達(dá)0．05°／步,。CPU綜合主機(jī)、從機(jī)中對(duì)干擾信號(hào)分析的各項(xiàng)參數(shù)和地理坐標(biāo)信息,，經(jīng)計(jì)算得到干擾源的經(jīng)度,、緯度，GPS導(dǎo)航后,，顯示尋找干擾源的最佳路徑,，同時(shí)也可在電子地圖上顯示干擾源周?chē)牡匦蔚孛蔡卣鳌?br />  

　　提供了一種極優(yōu)算法，通過(guò)把復(fù)雜的干擾信號(hào)追蹤與定位問(wèn)題抽象到數(shù)學(xué)模型中,，大大簡(jiǎn)化信號(hào)求解過(guò)程中的計(jì)算量,，同時(shí)也簡(jiǎn)化程序軟件設(shè)計(jì)。