专利名称：一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电信号、电磁辐射发射测量和干扰源定位技术领域，尤其涉及一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统。
背景技术：
随着高速铁路的发展，高速动车组设备的电磁兼容性成为直接影响其运营安全性的关键因素之一。近年来发生的很多重大事故表明，如果高速动车组的电磁兼容性能设计不良或未达到应有的标准，系统中的关键设备就可能会由于电磁干扰而导致故障，引发灾难性的后果。
电气电子设备的电磁福射发射测量是研究电气电子系统、设备的干扰与抗干扰和电磁兼容性问题的主要技术手段之一，相关的实验数据采集和综合分析是进行研究必不可少的条件。电磁辐射场开放式地分布于能量所能传输到的整个空间，因此，在外场非理想环境中，被测物的辐射信号受到环境中所存在的其他信号的干扰。所以，目前电磁辐射发射测量方法要求测量过程必须在专用的电磁兼容测试场地中进行，如电波暗室或开阔场。但是，针对高速动车组车辆，无论从技术的角度还是从经济投入的角度，建立与之匹配的电波暗室或开阔场并进行电磁辐射发射实验都是不可行的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，能够解决高速动车组车辆的电磁辐射发射实时测量。为了达到以上目的，一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，包括车载测量子系统通过多通道测量接收机对高速动车组车辆内部的电磁干扰进行实时统计参量测量，提取和分类不同特征的电磁干扰，通过模式识别定位车辆内部发出电磁干扰的源设备；地面测量子系统通过多通道测量接收机测量实时电磁辐射发射信号，利用盲信号识别将其中来自高速动车组之外的干扰信号滤除；车载车辆定位子系统利用GPS协同定位技术，获取高速动车组车辆实时的位置和速度信息；车地无线传输子系统实现车载测量子系统与地面测量子系统之间的时间和空间同步。进一步，作为一种优选，车载测量子系统至少包含一个多通道电磁辐射发射实时统计参量测量单元，一个电磁辐射发射干扰统计参量特征识别与提取单元，一个基于干扰特征数据库的模式识别与干扰源定位单元，三个单元顺序连接。进一步，作为一种优�。喔龆嗤ǖ赖绱欧浞⑸涫凳蓖臣撇瘟坎饬康ピ邮沾衅靼沧坝诔盗镜牟煌恢�。进一步，作为一种优�。孛娌饬孔酉低持辽侔桓龆嗤ǖ赖绱欧浞⑸涫凳辈饬拷邮栈ピ桓龌诿ば藕攀侗鸺际醯牡绱欧浞⑸浔尘叭ピ氲ピ龅ピ承蛄�。进一步，作为一种优�。孛娌饬孔酉低嘲沧坝诟咚俣底樵诵泄斓劳庵辽�30m，多个多通道电磁辐射发射实时测量接收机单元传感器安装位置之间距离至少10m。进一步，作为一种优�。翟爻盗径ㄎ蛔酉低持辽侔桓龌贕PS技术的高速动车组车辆定位单元。进一步,作为一种优�。珿PS定位精度小于IOm,定位周期小于1ms。进一步，作为一种优选，车地无线传输子系统至少包含一个自适应多普勒频偏补偿单元。进一步，作为一种优�。档匚尴叽渥酉低车姆⑿呕沧坝诟咚俣底槌盗旧希招呕沧坝诘孛娌饬肯低持�。
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进一步，作为一种优�。档匚尴叽渥酉低车男畔⒋渌俾蚀笥贗Okbps,信息传输时延小于1ms，信息传输距离大于10km，车载车辆定位子系统提供的精确时间、车辆位置和速度信息通过车地无线传输子系统传送至地面测量子系统，车载测量子系统和地面测量子系统的测量数据结果在仪表图形化显示的同时标注车载车辆定位子系统提供的精确时间、车辆位置和速度信息。首先，本发明打破了在电磁兼容领域原有专用测试场地的理念，实现了在恶劣的现场电磁环境下的电磁辐射实验，突破了原有的高速、移动、巨大型电气系统的电磁辐射实验限制，并且可以实现例如实时干扰源定位的额外功能。其次，本发明能够灵活地在各种现场环境进行实验，节省了大量的电磁兼容专用场地投资以及大面积的建设用地需求。以传统10米法电波暗室为例，至少需要一个体积为33米长、21米宽、10米高的空间，四周需要是钢板焊接或者拼装成的六面体，暗室内部敷贴铁氧体吸波材料或复合吸波材料，且需要极高施工技术，加之配套的仪器与设备，一般投资需伍仟万人民币左右，而这仅仅能够满足对于小型轿车车辆的辐射场实验条件。如果建立更大型的电波暗室，不仅施工难度大幅增加，而且投资将成几何级数增长。而本发明提供的方法不仅不需建设巨型的电波暗室等专用实验场地，而且能够根据系统的特殊性灵活调整整个装置的结构以及参数，从而实现对不同特殊需求的设备与系统的辐射场实验。第三，从目前的国内情况来看，由于我国工业整体水平落后，对电磁兼容性的重要性认识不足，导致某些电磁兼容标准不健全不完善，限制了我国电气电子设备出口竞争能力。而国外对涉及安全的电气系统的电磁兼容的检测与评估极为严格，本发明能够为我国汽车、机车车辆、航空航天等大型电气系统设备的出口提供重要的实验和评估依据，保证产品的市场准入和贸易对等。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中图I为本发明测量系统的实施例框图；图2为本发明车载测量子系统结构实施例的示意图3为本发明地面测量子系统结构实施例的示意图；图4为本发明车载精确定位子系统结构实施例的示意图；图5为本发明车地无线传输子系统结构实施例的示意图；图6为本发明测量子系统时间空间同步方案实施例的示意图。
具体实施例方式参照图I至图6对本发明的实施例进行说明。为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图I所示,一种针对高速动车组的电磁福射发射实时测量系统,包括·车载测量子系统I :通过多通道测量接收机对高速动车组车辆内部的电磁干扰进行实时统计参量测量，提取和分类不同特征的电磁干扰，通过模式识别定位车辆内部发出电磁干扰的源设备；地面测量子系统2 :通过多通道测量接收机测量实时电磁辐射发射信号，利用盲信号识别将其中来自高速动车组之外的干扰信号滤除；车载车辆定位子系统3 :利用GPS协同定位技术，获取高速动车组车辆实时的位置和速度信息；车地无线传输子系统4 :实现车载测量子系统I与地面测量子系统2之间的时间和空间同步。地面电磁辐射信号采集分析设备利用盲信号处理技术完成现场环境中高速移动体的电磁辐射信号采集和分析；车载设备完成车载电磁辐射源的定位和特性分析以及高速移动体的高精度测速定位，并将上述信息通过车地无线通信系统传输给地面设备；车地无线通信设备完成车载电磁辐射源信息的实时传输和测速定位信息的同步传输。车载设备依据电磁辐射干扰源的统计特性实现干扰源定位。车载测量子系统I的干扰定位预警模块结构如图2所示，其包含了移动体的电磁干扰特征数据库、干扰定位�？楹驮ぞ？�。其中，使用的统计参量主要有APD、CRD、和TOD。本发明对电磁噪声等骚扰在测量接收机的包络检波输出直接进行时域测量从而获得各项统计参量。将统计参量的实时测量结果与特征数据库中样本信息进行比对和匹配，从而确定干扰源设备和位置。地面测量子系统2如图3所示，两个接收机通道(接收机I和接收机2，两个接收机之间距离足够远，例如大于IOm)连线与被研究系统移动方向垂直，垂足位置为被研究系统的参考位置。地面电磁辐射信号实时采集分析设备输出中频采样数据经盲信号处理(BSP)后送用户控制端(UCC)并实时显示(DISP)。高速动车组车载定位系统3如图4所示，采用GPS/INS深组合方式实现高速移动系统自主定位，并将定位信息发送至地面测量子系统2的数据采集分析设备；地面数据采集分析设备自身存储相应的位置信息，并利用GPS实现与车载定位系统的时间同步，进一步提高相对位置信息精度。车地无线传输子系统4如图5所示，包括无线环境(频谱)感知�？椤⒊翟胤⑸淠？楹托藕糯砟？榈取Ｆ渲校尴呋肪�(频谱)感知�？榈闹饕δ苁嵌愿咚僖贫低乘谖恢玫牡绱呕肪辰小案兄�(Spectrum Sensing),检测无线频谱的占用情况、电磁干扰分布情况，进而动态选取最合适的工作频段(工作频率)来发送高速移动系统位置等信息到地面设备。信号处理�？橹饕δ苁歉萜灯赘兄慕峁治龈咚僖贫低乘诘奈尴呋肪程匦�、找到最佳的系统参数(包括具体的发射频率、发送时间、调制编码方式等)。车载发射�？橹饕δ苁墙藕沤兄苯有蛄欣┢挡⒌髦频缴淦担β史糯�、滤波后通过天线发射出去。地面接收模块包括地面接收�？楹褪荽砟？�。地面接收�？榻盏降纳淦敌藕抛晃藕牛⒔薪獾鳌⒁肼牍ぷ�。数据处理�？槎曰指吹氖萁薪徊降拇�。测量子系统时间空间同步方案如图6所示，车载测量子系统I与地面测量子系统2分别接收GPS时间信息，车载车辆定位子系统3在发送高速移动系统当前位置状态信息的同时将时间信息一并发送，地面测量子系统2利用自身接 收到的GPS时间信息与车载测量子系统I时间比对后输出高速移动系统在对应位置的电磁检测结果。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式
仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，其特征在于，包括 车载测量子系统通过多通道測量接收机对高速动车组车辆内部的电磁干扰进行实时统计參量測量，提取和分类不同特征的电磁干扰，通过模式识别定位车辆内部发出电磁干扰的源设备； 地面测量子系统通过多通道測量接收机测量实时电磁辐射发射信号，利用盲信号识别将其中来自高速动车组之外的干扰信号滤除； 车载车辆定位子系统利用GPS协同定位技术，获取高速动车组车辆实时的位置和速度ィ目息； 车地无线传输子系统实现车载测量子系统与地面测量子系统之间的时间和空间同
2.根据权利要求I所述的针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，其特征在干所述车载测量子系统至少包含一个多通道电磁辐射发射实时统计參量测量単元，ー个电磁辐射发射干扰统计參量特征识别与提取单元，一个基于干扰特征数据库的模式识别与干扰源定位単元，三个单元顺序连接。
3.根据权利要求2所述的针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，其特征在干所述多个多通道电磁辐射发射实时统计參量测量単元接收传感器安装于车辆的不同位置。
4.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述地面测量子系统至少包含一个多通道电磁辐射发射实时测量接收机单元，一个基于盲信号识别技术的电磁辐射发射背景去噪单元，ニ个单元顺序连接。
5.根据权利要求4所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述地面测量子系统安装于高速动车组运行轨道外至少30m，多个多通道电磁辐射发射实时測量接收机单元传感器安装位置之间距离至少10m。
6.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述车载车辆定位子系统至少包含一个基于GPS技术的高速动车组车辆定位単元。
7.根据权利要求4所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述GPS定位精度小于IOm,定位周期小于1ms。
8.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述车地无线传输子系统至少包含一个自适应多普勒频偏补偿单元。
9.根据权利要求I所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于所述车地无线传输子系统的发信机安装于高速动车组车辆上，收信机安装于地面測量系统中。
10.根据权利要求9所述的外场有扰环境下的电磁辐射发射测量方法，其特征在于，所述车地无线传输子系统的信息传输速率大于IOkbps,信息传输时延小于Ims,信息传输距离大于10km。
全文摘要
本发明提供了一种针对高速动车组的电磁辐射发射实时测量系统，涉及无线电信号、电磁辐射发射测量和干扰源定位技术领域。该系统包括车载测量子系统通过多通道测量接收机对高速动车组车辆内部的电磁干扰进行实时统计参量测量，提取和分类不同特征的电磁干扰，通过模式识别定位车辆内部发出电磁干扰的源设备；地面测量子系统通过多通道测量接收机测量实时电磁辐射发射信号，利用盲信号识别将其中来自高速动车组之外的干扰信号滤除；车载车辆定位子系统利用GPS协同定位技术，获取高速动车组车辆实时的位置和速度信息；车地无线传输子系统实现车载测量子系统与地面测量子系统之间的时间和空间同步。
文档编号G01R31/00GK102818954SQ20121028073
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者闻映红, 朱云, 王凤兰 申请人:北京交通大学
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