短波固定站测向系统测向精度的测量方法

陈 良，万 峻

（国家无线电监测中心成都监测站，成都 610016）

电波卫士

短波固定站测向系统测向精度的测量方法

陈 良，万 峻

（国家无线电监测中心成都监测站，成都 610016）

本文对目前短波固定站测向系统测向精度测量中的要点进行了分析，总结出一种较为完整和符合实际工作需要的短波固定站测向系统测向精度测量方法，应用此方法监测人员可有效科学地掌握测向系统的工作状态和技术参数。

短波固定站测向系统；测量精度；测量方法；工作状态；技术参数

1 引言

短波固定站测向系统是短波无线电测向定位的重要工具，为保证短波固定测向系统测向数据准确性，监测人员应掌握测向系统的测向精度，一般可以通过测向系统测量已知台站发射的天波示向度实测值与理论示向度之间的角度差（均方根值），来获得监测站固定测向系统天波测向精度。还可以通过已知短波信号发射源地波信号示向度的实测值与理论示向度之间的角度差（均方根值），来获得固定测向系统的地波测向精度。测向精度的准确计算有如下要点：已知天波发射台站的选择、测量频率的选择、地波发射源的选择、地波发射点的选择、调制方式的选取、测量时间段的选择和测量数据处理等。本文将以测向天线场与已知台站实测示向度和理论示向度偏差为核心，围绕测向精度准确计算的测量要点，基于实际工作经验，详细介绍短波固定站测向系统的天波和地波测向精度的测量方法和操作中应注意的事项。

2 测量要点

（1）天波发射台站的选择：天波发射台站主要用于测向系统测量其发射的天波来波示向度来比较与理论示向度的偏差，所以对选取的已知发射台站要求具有如下特点：距待测短波固定监测测向系统距离200km以外的大型短波发射台站（广播、海岸台等）、台站发射频率固定不经常变更（非实验频率）、长期发射或固定时间段发射、发射功率较大、接收效果较好、实测示向度和带宽等参数稳定，最重要的是要知道天波发射台站准确的经纬度。

（2）天波发射台站个数：在可能的情况下，可在待测测向系统各个方向尽量选取多个发射台站，但这样会增加发射台站的选择难度和测量工作量，结合实际工作情况在待测测向系统0°～360°方位上每间隔大约60°选取1～2个发射台站是可以满足日常测量要求的。

（3）测量频率的选择：对于天波测向精度测量要求尽量测试某一天波台站的多个发射频率，增加数据样本，并且该频率上接收到的信号要仅为天波发射台站发射的信号，无其他信号干扰；对于地波测向精度测量可在短波工作频段1～30MHz每兆赫兹内选取一频点作为测量频率，要求测向系统在测量时该频率上无其他信号发射，为确保测试准确度，还要求该频率附近一定范围内无其他信号发射，接收底噪较低。如果不满足要求则需要重新更换其他频点作为测量频率。

（4）地波发射源的选择：对地波测向精度测量由于无现成的发射源一般需要自己临时架设发射源，发射源应满足如下功能：发射频率可灵活设置，至少具有AM或USB调制发射功能，架设拆卸方便，可便携式移动。从目前实际工作经验上来看，车载短波电台满足以上功能，并且安装于车辆上可快速移动选择合适的发射位置。

（5）地波发射点的选择：对地波测向测量要求地波发射源发射点距离测向天线场中心距离至少为10～15倍测量频率的波长，从目前实际工作经验并结合车载短波电台的地波覆盖范围来看，一般3km～5km比较合适。地波发射点除了距离要求以外，还要求周围无遮挡和其他可能造成干扰的因素，例如无高压线、变压器、变电站、高大建筑物、大的金属广告牌、江河等。

（6）调制方式的选择：天波和地波测向精度测量一般要求发射源调制方式为AM/USB/A1B方式，例如天波测量中一般选择发射台站为广播电台或海岸电台，这类台站发射规律一般比较固定，同时结合发射内容和来波方向，监测人员在测量中可初步判断该信号是否为选择的已知台站发射，有效地剔除无效数据。同样地波测量中可以选择AM发射，可以调制内容也可以不加任何调制内容，即空载波（NON）发射，如果需要提高发射范围可选择USB发射。

（7）测量时间段的选择：由于电离层高度的每日变化、雨雪等自然条件的不同和天波发射台站的发射时间限制，天波测向精度测量中很难在某一时间段上同时获得符合测量需要的示向度或数据样本数，这就要求在不同的时间段对某一方向上的示向度反复测量，获得符合要求的测量数据。这也对天波发射台站提出了进一步要求，最好某一方向上的天波发射台站具有长时段发射的特点，或这个方向上另一发射台站可满足测量要求。地波测量中由于是地点灵活选择并且不依赖电离层反射，所以一般对时间段要求没有特别要求。

（8）测量数据样本的选择：测量数据样本越多测量结果就越可信，但测试工作量也就越大，并且不同的测试目的对数据样本的个数也有不同的要求，结合实际工作：对于日常开机天波测试，主要是初步测试下系统是否正常，一般选取6个不同方向台站测量即可，此时并未计算测向精度，只是对系统简单验证；但对于系统每年的定期校准、系统维修后验收和系统建成验收就要求至少有40～80个样本数据才能给出较为准确的测向误差，样本数据可以通过多个台站、多个频率和多时间段反复测量获得。从经验上讲，如果某一台站的示向度偏差过大，可以剔除该数据或者换时间重复测量。

（9）测量配件：在地波测量过程中，需要发射源不停地更换位置，这就需要经纬测试仪记录发射点的经纬度。为方便与测向人员沟通，还需要配备对讲机，这样可以实时了解发射源所处位置是否符合距离要求和角度要求。

（10）理论示向度和距离的计算：将已知天波台站或地波发射源的经纬度信息和测向天线场经纬度信息输入相关小软件或自制的公式表中，即可方便的计算出两点的距离和相对示向度。

3 天波测量步骤

（1）按上文“天波发射台站的选择”的原则利用台站数据库、ITU台站资料和日常监测数据查找待测固定测向站周边各个方向上、距离200km以外的大型短波发射台站（广播、海岸台等），确定台站的准确位置（经纬度）和发射频率，挑选出每天有规律发射、持续时间长、信号示向度稳定的台站作为校准参考台站；将挑选出的校准参考台站按发射时间段的前后排序，确保固定站在每小时内均6个方向以上的台站信号可供测量，将数据按时间顺序建立天波校准参考台站数据表，格式参考表1。

表1 天波校准参考台站数据表

（2）开启测向系统设备自检，验证硬件状态正常。

（3）查找天波校准参考台站数据表，接时段选取n个正在发射台站信号（尽量满足：台站分布位于固定站的各个不同方向上）。

（4）根据选取的发射台站信号特征，设置适合的测向频率、测向带宽、测向可信度、测向门限等参数，进行测试，记录测试示向度数值。

（5）对于系统建成验收、维修验收的测向精度计算，可在不同时间段进行重复测量，记录测试数据，按公式（1）计算天波测向均方根值误差：

式中，m为测量重复次数；n为测量频点数；θ∆ij为第j次重复测量上第i个测量频点的示向度误差。

（6）记录完成天波测向精度测试数据表，格式可参考表2。

表2 天波测向精度测试数据表

4 地波测量步骤

（1）开启测向系统设备自检，验证硬件状态正常。

（2）按上文“测量频率的选择”的原则利用监测系统在1～30MHz频段内，按大约1MHz的频率间隔选取约定测试频率（避开干扰）共30个，如果测试过程中约定测试频率受到干扰，需更改频率。

（3）在天线阵间隔60°方位共选择6个发射源位置，发射源位置距离测向天线阵中心10λ～15λ（以1MHz为典型值，距离约3km～5km）。

（4）选择发射源发射位置，远离高压线、河流、厂房、高大障碍物。

（5）每选定一处发射源位置，利用GPS准确测量该处经度和纬度，并计算出与测向天线阵中心的距离和理论示向度，如果位置不合适更换新的位置。

（6）发射源的发射功率可调，可使用车载短波电台，使测向天线阵处信号的场强高于测向灵敏度20dB以上。

（7）信号源开始发射时，监测人员利用固定测向系统在约定测试频率上监测地波信号，记录信号频率、时间、示向度，发射源经纬度和理论示向度，对测试示向度与理论示向度偏差较大的频率，应及时更换测试频率进行重新测量，如果普遍频率测试示向度偏差较大，应重新选择发射源位置。

（8）根据实测数据，按公式（1）计算地波测向均方根误差，需注意的是，此时公式（1）中参数的含义是：m为发射源数；n为测量频率点数；θ∆ij为第j个发射源处第i个测量频点的示向度误差。

（9）记录完成地波测向精度测试数据表，格式可参考表3。

表3 地波测向精度测试数据表

5 结束语

天波和地波测向精度是短波测向系统一项非常重要的指标，无论是日常监测、建成验收，还是维修验收都要重点关注，本文从实际工作出发，对天波和地波的测向精度测量方法进行了分析和总结，方法和经验供同行参考，最后还有几点值得注意：

⊙ 天波测量目前主要难点是建立准确的天波校准参考台站数据表，鉴于不同监测站同一频率接收内容和质量有差异，所以天波台站表各监测站应根据实际接收情况进行建立。

⊙ 天波校准参考台站数据表应长期维护，如果监测中发现参考台站在发射时间段内未发射，应在备注中标明，连续1周以上未发射，需要更换数据表中的台站数据。

⊙ 各短波监测站目前都架设有短波固定站发射台，可考虑作为稳定的天波发射台站。

⊙ 测量计算示向度时测向系统的位置信息为测向天线场的中心，以相关干涉测向体制为例，中心位置位于天线振子中心（天线井）。

⊙ 除了维修验收和建成验收，建议监测站每年组织进行一次天波和地波的测向精度测试，以便定期掌握测向系统运行状态。

[1] 频谱监测手册．北京：人民邮电出版社，2006.

[2] VHF/UHF无线电监测站测向系统开场测试参数和测试方法，YD/ T2675-2013.

[3] 军用高频无线电测向装备技术要求和测量方法，GJBZ 20163-93.

刘利华副部长一行到国家无线电监测中心哈尔滨监测站调研

近日，工业信息化部刘利华副部长一行到国家无线电监测中心哈尔滨监测站调研，亲切看望了干部职工。

刘利华副部长一行视察了站内的工作环境，检查了测向天线阵、监测值守机房及监测专用车辆，详细了解了站内保温节能材料使用情况。他与干部职工亲切交谈，对全站干部职工克服高寒地区气候困难、坚守工作岗位的精神给予了赞扬。

刘利华副部长一行听取了王岩松站长就近期工作及长远发展设想的汇报。刘利华副部长对哈尔滨监测站工作和取得的成绩予以了充分肯定，希望继续加强能力建设，积极努力工作，充分发挥作用，服务国家和地方经济社会发展。

部办公厅副主任兼机关服务局局长王新哲、无线电管理局局长谢飞波，黑龙江省工业和信息化委员会主任孙珅等陪同调研。

Measurement Accuracy of Direction Finding HF Fixed Station Direction Finding System

Chen Liang, Wan Jun
(Chengdu monitoring station of state radio monitoring center, Chengdu, 610016)

This paper analysed the key points of the HF fixed direction finding system direction-finding precision, Summarize a completed and consistent with the actual work needs measurement method of the HF fixed station direction- finding system accuracy , with the method we can master the working state and technical parameters of the finding system scientifically and effectively .

HF fixed direction finding system; direction-finding precision; measurement method; working state; technical parameters

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.08.013

TN92文献标示码：A

：1672-7274（2014）08-0048-04

陈 良，1979年生，硕士研究生，国家无线电监测中心成都监测站工程师，从事无线电监测技术工作。

万 峻，1972年生，硕士研究生，国家无线电监测中心成都监测站高级工程师，从事无线电监测技术管理工作。