宣立巖

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

近年來(lái)，信號(hào)跟蹤技術(shù)的發(fā)展水平不斷提高，在商業(yè)、交通等不同領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普遍。在對(duì)當(dāng)前信號(hào)跟蹤技術(shù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其在信號(hào)跟蹤效率和精準(zhǔn)度方面仍然存在一些問(wèn)題?；诖耍枰訌?qiáng)對(duì)信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法的深入研究，提高信號(hào)跟蹤的自動(dòng)化水平，提升異常信號(hào)跟蹤效果。

1 設(shè)備異常信號(hào)跟蹤方法

在設(shè)備異常信號(hào)跟蹤研究過(guò)程中，需要對(duì)不同類(lèi)型的異常信號(hào)跟蹤方法進(jìn)行分析，傳統(tǒng)的異常信號(hào)跟蹤方法主要包括以下幾種。

1.1 實(shí)時(shí)傳輸光電異常信號(hào)跟蹤方法

在信息化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，光電搜索跟蹤系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾性，并且跟蹤精度較高，可以全天候采集目標(biāo)信息。目前，在光電搜索跟蹤方法應(yīng)用過(guò)程中需要充分發(fā)揮高精度伺服控制技術(shù)和高速圖像處理技術(shù)的積極作用，并利用可見(jiàn)光電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）、紅外熱像儀以及激光測(cè)距機(jī)等完成數(shù)據(jù)信息傳輸作業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)視器或轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速、高精準(zhǔn)度的搜索跟蹤。在光電搜索跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，開(kāi)展設(shè)備異常信號(hào)跟蹤可以快速掌握異常信號(hào)。但是這種方法不能有效去除異常偽信號(hào)，會(huì)直接影響異常信號(hào)的跟蹤效果[1]。

1.2 射頻微波技術(shù)光纖異常信號(hào)跟蹤方法

近年來(lái)，光波逐漸被應(yīng)用在電子和通信等不同領(lǐng)域。從通信行業(yè)的角度進(jìn)行分析，通信業(yè)務(wù)越來(lái)越多，除了對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求不斷提高外，對(duì)光纖接入技術(shù)也有了更深入的應(yīng)用，可以滿(mǎn)足不同接入方式的需求[2]。將射頻微波技術(shù)應(yīng)用在光纖通信設(shè)備異常信號(hào)跟蹤過(guò)程中，有利于提高異常信號(hào)的跟蹤效果。此外，在光纖傳輸中充分應(yīng)用射頻微波技術(shù)可以發(fā)揮交互媒體的服務(wù)作用，尤其是在基站數(shù)量比較多的情況下，能夠快速將信號(hào)傳輸?shù)讲煌瑓^(qū)域，中心站只需要完成信號(hào)處理作業(yè)即可。中心站需要綜合考慮不同信號(hào)的頻率差異，在光纖網(wǎng)絡(luò)和基站中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，提高信號(hào)的傳輸效率，保障信號(hào)的穩(wěn)定性。在射頻微波技術(shù)信號(hào)跟蹤中，其檢測(cè)精度較高，但是并沒(méi)有開(kāi)展有效的信號(hào)特征提取作業(yè)，因此在實(shí)際數(shù)據(jù)處理過(guò)程中還要篩選全局信號(hào)跟蹤中的異常信號(hào)，會(huì)影響異常信號(hào)的分析效率[3]。

1.3 基于光纖傳輸技術(shù)的光電跟蹤方法

基于光纖傳輸技術(shù)的光電跟蹤方法可以利用單點(diǎn)定位的方式完成通信設(shè)備異常信號(hào)定位，特別是利用光纖開(kāi)展異常信號(hào)跟蹤時(shí)獲取的視頻圖像信息能夠被快速正確傳輸。該方法除了能夠確保數(shù)字圖像視頻信息的質(zhì)量外，還能夠在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)備異常信號(hào)定位作業(yè)，反饋比較及時(shí)。但是其在應(yīng)用過(guò)程中受外界噪聲的干擾較大，可能會(huì)影響通信設(shè)備異常信號(hào)跟蹤效果[4]。

2 異常信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法設(shè)計(jì)

2.1 去除異常偽信號(hào)

在對(duì)異常信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，去除異常偽信號(hào)屬于基礎(chǔ)作業(yè)內(nèi)容。在實(shí)時(shí)傳輸光電異常信號(hào)跟蹤過(guò)程中，異常偽信號(hào)會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)跟蹤結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，影響到跟蹤結(jié)果的準(zhǔn)確性。在粒子濾波算法的應(yīng)用過(guò)程中，信息后驗(yàn)率親密度函數(shù)會(huì)影響粒子縫隙，增加運(yùn)算作業(yè)的復(fù)雜度，引發(fā)粒子退化問(wèn)題[5]。為了解決這一問(wèn)題，在此次研究過(guò)程中主要利用準(zhǔn)蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo，QMC）粒子濾波算法。QMC粒子濾波算法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必須重新開(kāi)展采樣作業(yè)，完成帶有權(quán)值分離算式序列信息粒子采樣，隨后還要開(kāi)展密度函數(shù)推算作業(yè)，利用全面模擬與分析觀察對(duì)隨機(jī)分布取樣運(yùn)算觀念進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，確保樣本分布的均勻度和清晰度。除此之外，霍爾頓序列算法的使用可以降低運(yùn)算難度，提高運(yùn)算效率。利用高低差進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確掌握霍爾頓序列第h個(gè)數(shù)在隨機(jī)分布固定區(qū)域中的偽粒子數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)異常偽信號(hào)去除目標(biāo)[6]。

2.2 定位異常信號(hào)

在QMC算法應(yīng)用過(guò)程中存在的粒子退化問(wèn)題會(huì)對(duì)異常信號(hào)的定位效果產(chǎn)生影響，需要利用馬爾可夫鏈蒙特卡洛算法（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）彌補(bǔ)這一漏洞。傳統(tǒng)QMC算法在應(yīng)用過(guò)程中存在粒子檢測(cè)多樣性不足的問(wèn)題，對(duì)定位異常信號(hào)的去除效果較差。而利用濾波算法采樣可以確保粒子均勻分布篩選的有效性，同時(shí)也可以提高粒子信息的真實(shí)性，對(duì)提升粒子采樣多樣性有著積極的促進(jìn)作用[7]。為了減少粒子消耗，在實(shí)際應(yīng)用中可以利用MCMC改變與調(diào)整粒子的分布狀態(tài)，充分發(fā)揮多種算法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)提升粒子多樣性和異常信號(hào)追蹤過(guò)程中的可靠性。在對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行定位時(shí)，還可以利用馬爾克夫鏈定位方法將無(wú)源微弱目標(biāo)位置的運(yùn)動(dòng)軌跡作為定位基礎(chǔ)，明確傳感器檢測(cè)結(jié)果，科學(xué)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻無(wú)源微弱目標(biāo)的位置運(yùn)動(dòng)變化情況，并根據(jù)遞推運(yùn)算的相關(guān)要求和目標(biāo)元首位置的數(shù)值對(duì)跟蹤定位要求進(jìn)行確定，獲取準(zhǔn)確的異常信號(hào)定位結(jié)果[8]。

2.3 異常信號(hào)跟蹤

在開(kāi)展異常信號(hào)跟蹤時(shí)，需要發(fā)揮載波的作用。載波在傳輸數(shù)據(jù)碼和測(cè)距碼中有著良好的應(yīng)用價(jià)值，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中受低頻電磁波干擾的影響較大，對(duì)此也需要采用更高的電波形式承載測(cè)距碼，以降低自身承受壓力。與此同時(shí)，可以利用頻譜數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析。測(cè)距碼可以通過(guò)碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）來(lái)實(shí)現(xiàn)[9]。在對(duì)衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)進(jìn)行接收的過(guò)程中，通過(guò)制造偽隨機(jī)噪聲碼來(lái)對(duì)周期性二次序函數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果會(huì)迅速被識(shí)別并對(duì)外發(fā)出，從而獲取偽測(cè)距量參數(shù)。完成衛(wèi)星信號(hào)基本測(cè)量作業(yè)后，在碼相位誤差為0的情況下能夠確保相關(guān)結(jié)果達(dá)到巔峰數(shù)值。數(shù)據(jù)碼格式會(huì)在導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)編譯后進(jìn)行整理，在此次研究過(guò)程中主要利用AltBOC調(diào)制信號(hào)完成相關(guān)分析工作。數(shù)據(jù)碼格式如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)碼格式

碼信號(hào)的通道主要以數(shù)據(jù)通道為主，在傳輸過(guò)程中電文導(dǎo)航格式存在差異，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。信息格式導(dǎo)航電文的每一個(gè)主幀有12個(gè)子幀，子幀的持續(xù)時(shí)間為15 s，每組頁(yè)面的持續(xù)時(shí)間為10 s，可以將不同測(cè)碼進(jìn)行組合達(dá)到最終目的。此外，在研究過(guò)程中需要利用相互正交信號(hào)頻道進(jìn)行追蹤。衍生的信號(hào)碼在載波中可以與信號(hào)進(jìn)行交互，同時(shí)可以依托調(diào)制結(jié)構(gòu)來(lái)完成測(cè)距碼（包括主碼與二次編碼）整理。在測(cè)距碼中，每一個(gè)周期的碼片數(shù)量與主碼周期信號(hào)4個(gè)主碼通道中的碼片數(shù)量相同。

衍生信號(hào)獲取的信息可以利用一路通道完成信號(hào)測(cè)量追蹤調(diào)制，為了保證信號(hào)追蹤結(jié)果的確定性，從信號(hào)功率譜與捕獲結(jié)果兩個(gè)方面對(duì)AltBOC調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析。在信號(hào)捕獲過(guò)程中，主要包括上、下兩條路線調(diào)制，兩路信號(hào)基于快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT）并行碼獲取相關(guān)信息。在輸入信號(hào)與同路信號(hào)相互交互的情況下，可以利用頻率載頻進(jìn)行混合處理，混頻結(jié)果可以直接作為FFT運(yùn)算基數(shù)，順利完成偽碼共軛處理作業(yè)，之后將其與載頻混頻結(jié)合順利得到處理域相關(guān)值。綜合頻率單元可以對(duì)單元中的所有分值進(jìn)行搜索與捕獲，并將其與捕獲的閾值比較，一旦超過(guò)閾值便完成信號(hào)追蹤[10]。

3 異常信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法應(yīng)用

為了了解本文設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用效果，將其與傳統(tǒng)自動(dòng)跟蹤方法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)載波相位、副載波相位、控制器副載波相位、碼相位的取值需要保持在－2π～2π，間隔時(shí)間為1 000 ms，實(shí)驗(yàn)環(huán)境一般為無(wú)噪聲或少量噪聲。隨著信號(hào)追蹤次數(shù)不斷增加，傳統(tǒng)追蹤方法的誤差率也在不斷增加，當(dāng)追蹤次數(shù)在7次以上時(shí)誤差率達(dá)到80%以上，而本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)跟蹤方法誤差率可維持在10%左右。由此可知，本文研究設(shè)計(jì)的信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法在開(kāi)展異常信號(hào)跟蹤時(shí)能夠保證追蹤結(jié)果的準(zhǔn)確度，并且追蹤效率較高，有效提高了信號(hào)追蹤的整體水平。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)算法進(jìn)行改進(jìn)提出新的光纖傳輸通信設(shè)備異常信號(hào)跟蹤方案，并利用有效的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析明確該方法的應(yīng)用效果。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本文所設(shè)計(jì)的異常信號(hào)自動(dòng)跟蹤方法具有更好的追蹤效果，除了能夠提高異常信號(hào)自動(dòng)追蹤效率外，對(duì)提升信號(hào)追蹤的整體性能也有積極作用。