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無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2017-01-12 05:32馬樂(lè)
數(shù)字傳媒研究 2016年11期
關(guān)鍵詞:服務(wù)程序交匯聯(lián)網(wǎng)

馬樂(lè)

國(guó)家新聞出版廣電總局203臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馬樂(lè)

國(guó)家新聞出版廣電總局203臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

本文提出了一種基于多站交匯定位的無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)設(shè)計(jì),從體系結(jié)構(gòu)、WEB程序設(shè)計(jì)和聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序設(shè)計(jì)等方面對(duì)該系統(tǒng)作重點(diǎn)闡述,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用測(cè)試,論證該系統(tǒng)在中短波廣播監(jiān)測(cè)中的重要作用。

無(wú)線電信號(hào) 跟蹤定位 設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

無(wú)線電測(cè)向是利用無(wú)線電測(cè)量設(shè)備測(cè)定目標(biāo)無(wú)線電信號(hào)的來(lái)波方向。根據(jù)不同的測(cè)向方法,將測(cè)向體制分為幅度比較法測(cè)向體制、沃特森—瓦特測(cè)向體制、干涉儀測(cè)向體制、多普勒測(cè)向體制和空間譜測(cè)向體制等。其中,干涉儀測(cè)向體制以及問(wèn)世不久的空間譜測(cè)向體制,因其具有測(cè)向靈敏度高、速度快和抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn),成為目前無(wú)線電監(jiān)測(cè)中的主流測(cè)向體制。

基于單站的干涉儀測(cè)向站或是空間譜測(cè)向站,僅能獲取到無(wú)線電信號(hào)的來(lái)波方向,無(wú)法對(duì)其實(shí)際發(fā)射地點(diǎn)進(jìn)行精確定位。對(duì)于無(wú)線電監(jiān)管部門(mén),這顯然是不夠的。那么,有沒(méi)有一種方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電信號(hào)的精確定位呢?本文將立足總局監(jiān)管中心實(shí)際,設(shè)計(jì)一種基于多站交匯定位的無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)思路

無(wú)線電信號(hào)跟蹤與定位系統(tǒng)由若干測(cè)向站與中心定位站組成,由測(cè)向站測(cè)量來(lái)波方向,中心定位站通過(guò)內(nèi)網(wǎng)統(tǒng)一指揮多個(gè)測(cè)向站進(jìn)行測(cè)向,并根據(jù)測(cè)向站回傳的測(cè)向結(jié)果進(jìn)行交匯定位。如圖1所示。系統(tǒng)軟件應(yīng)基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)用性強(qiáng),有良好的可擴(kuò)展性和安全性,可大大提高無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)管理工作的效率,較好地滿(mǎn)足各監(jiān)測(cè)臺(tái)監(jiān)測(cè)工作的需要。

圖1 系統(tǒng)總體框架

2 體系結(jié)構(gòu)

無(wú)線電信號(hào)跟蹤與定位系統(tǒng)軟件在整體上分為兩部分:WEB服務(wù)端和聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序。WEB服務(wù)端和聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序均運(yùn)行在中心站,聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序通過(guò)測(cè)向站控制接口(中轉(zhuǎn))與測(cè)向站進(jìn)行通信,WEB服務(wù)端進(jìn)行各種監(jiān)測(cè)相關(guān)操作需要先通過(guò)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序再與中轉(zhuǎn)通信。如圖2所示

圖2 系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖

測(cè)向站的DFTP接口服務(wù)程序?qū)β?lián)網(wǎng)服務(wù)程序是透明的,位于中轉(zhuǎn)位置的監(jiān)測(cè)站控制接口根據(jù)總局監(jiān)管中心發(fā)布的DFTP協(xié)議自行開(kāi)發(fā)。

3 WEB程序設(shè)計(jì)

無(wú)線電廣播信號(hào)跟蹤與定位系統(tǒng)WEB程序是用戶(hù)使用系統(tǒng)軟件的主界面,在該界面中完成各種資料以及各種監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的處理。WEB程序采用B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu),即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起而對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下,用戶(hù)工作界面通過(guò)WWW瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn),極少部分事務(wù)邏輯在瀏覽器前端(Browser)實(shí)現(xiàn),主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(Server)實(shí)現(xiàn),形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。這樣大大簡(jiǎn)化了客戶(hù)端電腦載荷,減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量,降低了用戶(hù)的總體成本。B/S結(jié)構(gòu)是一次到位開(kāi)發(fā),能實(shí)現(xiàn)不同人員,從不同地點(diǎn),以不同的接入方式(比如LAN、WAN、Internet/Intranet等)訪問(wèn)和操作共同的數(shù)據(jù)庫(kù),能有效地保護(hù)數(shù)據(jù)平臺(tái)和管理訪問(wèn)權(quán)限,服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)也很安全。特別是在JAVA這樣的跨平臺(tái)語(yǔ)言出現(xiàn)之后,B/S架構(gòu)管理軟件更為方便、快捷和高效。

3.1 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由測(cè)向管理、基礎(chǔ)資料管理、信息查詢(xún)和系統(tǒng)管理四個(gè)主要功能模塊構(gòu)成。

3.1.1測(cè)向管理

測(cè)向管理需要至少具備實(shí)時(shí)測(cè)向和設(shè)定任務(wù)測(cè)向兩項(xiàng)功能。其中,實(shí)時(shí)測(cè)向用于實(shí)時(shí)對(duì)單頻點(diǎn)選擇單站或多站手動(dòng)測(cè)向,可以設(shè)定測(cè)向參數(shù)和同頻多址參數(shù)。設(shè)定任務(wù)測(cè)向功能則是根據(jù)已設(shè)定好的頻點(diǎn)或者廣播運(yùn)行圖自動(dòng)進(jìn)行測(cè)向,并將測(cè)向結(jié)果進(jìn)行保存。如圖3所示。

圖3 單站測(cè)向界面

3.1.2基礎(chǔ)資料管理

基礎(chǔ)資料管理主要包括測(cè)向站管理、電源管理、發(fā)射臺(tái)管理和運(yùn)行圖管理等功能。主要手段是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作,將測(cè)向站參數(shù)、發(fā)射臺(tái)參數(shù)及運(yùn)行圖信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù),供測(cè)向時(shí)參考和調(diào)用。

3.1.3信息查詢(xún)

信息查詢(xún)主要用于查詢(xún)測(cè)向站執(zhí)行狀態(tài)和任務(wù)執(zhí)行狀態(tài),以方便使用者了解測(cè)向工作運(yùn)行情況。

3.1.4系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括部門(mén)管理、用戶(hù)管理、角色管理、日志管理和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等信息,可以分別針對(duì)部門(mén)、用戶(hù)和角色進(jìn)行功能授權(quán),防止出現(xiàn)非授權(quán)操作。

4 聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序設(shè)計(jì)

聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序是一個(gè)單獨(dú)的程序,又稱(chēng)作應(yīng)用服務(wù)器,具有多用戶(hù)、多任務(wù)、后臺(tái)執(zhí)行、開(kāi)機(jī)啟動(dòng)和穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)。聯(lián)網(wǎng)服務(wù)程序是無(wú)線電廣播信號(hào)跟蹤與定位系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分,其涉及軟件技術(shù)面較廣,有一定難度。

用戶(hù)使用WEB瀏覽器連接WEB服務(wù)器,通過(guò)WEB服務(wù)器向系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器申請(qǐng)?jiān)O(shè)備資源,獲得使用權(quán)限后通過(guò)DFTP協(xié)議向各個(gè)設(shè)備集成商的DFTP服務(wù)接口發(fā)送測(cè)向指令,各個(gè)設(shè)備集成商的DFTP服務(wù)接口接收到測(cè)向指令后,轉(zhuǎn)換成各自獨(dú)立的指令發(fā)向設(shè)備。當(dāng)設(shè)備返回測(cè)向數(shù)據(jù)后,各個(gè)設(shè)備集成商的DFTP服務(wù)接口把各自的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成DFTP的標(biāo)準(zhǔn)格式,發(fā)送測(cè)向數(shù)據(jù)給系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器,系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給WEB服務(wù)器,最后通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)送到用戶(hù)的WEB瀏覽器。若有交匯定位要求,系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器會(huì)把測(cè)向結(jié)果發(fā)給地圖服務(wù)器,從地圖服務(wù)器取得交匯點(diǎn)信息。如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

聯(lián)網(wǎng)程序服務(wù)主要有五個(gè)功能:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中轉(zhuǎn)、任務(wù)自動(dòng)處理、用戶(hù)和設(shè)備資源管理、GIS服務(wù)器管理和交匯定位處理。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中轉(zhuǎn)服務(wù)負(fù)責(zé)在WEB客戶(hù)端訪問(wèn)設(shè)備時(shí)進(jìn)行通信的中轉(zhuǎn)。即每個(gè)用戶(hù)都不能直接與監(jiān)測(cè)站設(shè)備通信,只能連接到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中轉(zhuǎn)服務(wù),然后由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中轉(zhuǎn)服務(wù)與設(shè)備連接。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中轉(zhuǎn)服務(wù)可以提供數(shù)據(jù)共享,其他用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查看正在監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。

任務(wù)自動(dòng)處理完成用戶(hù)制定的常規(guī)任務(wù)和設(shè)定任務(wù)的自動(dòng)處理,任務(wù)開(kāi)始時(shí)間到自動(dòng)開(kāi)始執(zhí)行,任務(wù)結(jié)束時(shí)間到立即停止任務(wù)。任務(wù)執(zhí)行完后保存任務(wù)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)。

用戶(hù)和設(shè)備資源管理是指測(cè)向網(wǎng)內(nèi)各類(lèi)用戶(hù),都需通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器統(tǒng)一進(jìn)行注冊(cè),統(tǒng)一分配測(cè)向資源。應(yīng)用服務(wù)器需定時(shí)查詢(xún)各測(cè)向設(shè)備的狀態(tài)。每個(gè)用戶(hù)要使用設(shè)備,都必須先到應(yīng)用服務(wù)器申請(qǐng)授權(quán),獲得權(quán)限后,才可使用設(shè)備。

GIS服務(wù)器管理和交匯定位處理,是指由5臺(tái)GIS/交會(huì)定位服務(wù)器組成GIS/交會(huì)定位服務(wù)器群,由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一管理與分配,完成測(cè)向結(jié)果的自動(dòng)交匯定位。實(shí)時(shí)掃描測(cè)向結(jié)果表,沒(méi)有交匯的頻率,把測(cè)向結(jié)果送到GIS服務(wù)器,完成交匯定位。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

目前,無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)在廣電行業(yè)的應(yīng)用主要集中在中短波頻段,尤其是短波。由于依靠天波進(jìn)行傳播,具有傳播距離遠(yuǎn),不受地域限制的特點(diǎn),往往會(huì)作為測(cè)向的重點(diǎn)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)中短波信號(hào)跟蹤定位,為使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確,應(yīng)盡可能多的調(diào)用測(cè)向站(不少于3個(gè)測(cè)向站)對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行同時(shí)測(cè)向。同時(shí),所調(diào)用各站應(yīng)分布于相隔較遠(yuǎn)的地理位置。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行累積100頻次(同頻多址31頻次、單頻單址69頻次)的聯(lián)網(wǎng)測(cè)試,統(tǒng)計(jì)出同頻多址的包含欲測(cè)部分臺(tái)址率為83.87%;單頻單址的包含欲測(cè)部分臺(tái)址率為95.65%??傮w包含欲測(cè)部分臺(tái)址率達(dá)到92%,是中短波廣播監(jiān)測(cè)工作的重要助手。如表1。

結(jié)束語(yǔ)

基于多站交匯定位的無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)能夠有效利用現(xiàn)有測(cè)向站資源,通過(guò)聯(lián)網(wǎng)整合實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線電信號(hào)的跟蹤定位,是一種科學(xué)可行的技術(shù)方案。隨著各國(guó)廣播的快速發(fā)展和國(guó)際斗爭(zhēng)的日益復(fù)雜,無(wú)線電信號(hào)的跟蹤定位必將愈加重要。目前,已投入運(yùn)行的系統(tǒng)雖能滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)工作的需要,但也存在偽交匯結(jié)果較多,定位準(zhǔn)確度有待進(jìn)一步提高的問(wèn)題,需要我們不斷學(xué)習(xí)研究和改進(jìn)。

表1 短波信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)測(cè)試表

[1]馮小平,楊紹全.《通信對(duì)抗原理》.西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2009-08

[2]楊瑞.《無(wú)線電信號(hào)處理算法》. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2006

[3]梁興柱.《VisualC++.NET程序設(shè)計(jì)》.北京:清華大學(xué)出版社.2010-08

審稿人:魏朝輝 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心正高級(jí)工程師

責(zé)任編輯:王學(xué)敏

TN98

A

2096-0751(2016)11-0020-04

馬 樂(lè) 國(guó)家新聞出版廣電總局203臺(tái) 助理工程師

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