R&S UMS300 Компактная система радиомониторинга

Необслуживаемая измерительно-пеленгационная станция на основе методов AoA и TDOA в соответствии со стандартами МСЭ (ITU)

Краткое описание

R&S UMS300 – это передовая система, объединяющая возможности радиомониторинга в соответствии со стандартами МСЭ (ITU), непосредственного поиска источников сигналов по традиционным методам определения угла прихода волны (AoA) и определения местоположения источника излучения на основании измеренного значения временной разницы приема сигнала (TDOA) в компактном решении для установки вне помещений. Кроме того, R&S UMS300 имеет функцию панорамного сканирования в режиме пеленгования, что обеспечивает высокую эффективность применения данных систем в широком диапазоне частот, ограничиваемом только используемыми пеленгаторными антеннами.

R&S UMS300 – это новейшее дополнение к успешно зарекомендовавшему себя семейству универсальных систем мониторинга R&S UMS.

Высокопроизводительный приемник обеспечивает возможность проведения всех видов измерений и позволяет быстро и успешно решать задачи пеленгации.

Встроенный компьютер предоставляет платформу для управляющего ПО и обеспечивает возможности управления температурой и интерфейсами.

Процедура выбора площадки была сильно упрощена, поскольку система предназначена для установки вне помещений на мачтах или крышах. Малая длина кабелей антенны позволяет значительно увеличить чувствительность системы и обеспечивает возможность достоверного измерения и точного позиционирования даже маломощных передатчиков.
Для обеспечения возможности дистанционного управления система оснащена Ethernet-интерфейсом и маршрутизатором. Возможность подключения к сети мобильной радиосвязи GSM/3G/4G представлена в виде опции.

Для различных приложений доступны два проверенных на практике пакета программ: R&S®ARGUS для мониторинга спектра сигналов в соответствии со стандартами МСЭ и R&S®RAMON для радиомониторинга. Открытые интерфейсы операционной системы и аппаратного обеспечения позволяют пользователям и системным интеграторам разрабатывать собственное управляющее программное обеспечение.

Модульная конструкция обеспечивает возможность оптимального использования системы в различных сценариях.

• Полноценная система радиомониторинга в компактном всепогодном корпусе
• Мониторинг в соответствии со стандартами МСЭ (ITU)
• Определение местоположения (радиопеленгация) источника облучения, основанное на стандартной пеленгации (AoA), TDOA и гибридной пеленгации (сочетание методов AoA и TDOA)
• Широкий частотный диапазон мониторинга от 9 кГц до 6 ГГц; пеленгования от 300 кГц до 6 ГГц
• Открытые интерфейсы

Отличительные особенности

Высокопроизводительный мониторинговый и пеленгаторный приемник компании Rohde & Schwarz

Встроенный приемник отвечает всем установленным требованиям и рекомендациям МСЭ (ITU). Стандартные функции измерения включают измерение напряженности поля, модуляции, частоты (смещения) и полосы частот. I/Q-данные (с полосой частот до 5 МГц) используются для проведения анализа цифровых модулированных сигналов. Режим исключительно быстрого сканирования позволяет получить обзорное отображение полного спектра сигнала. При использовании в менее широком частотном диапазоне он обеспечивает возможность успешного обнаружения сигналов очень малой длительности. По нажатию кнопки отдельный участок излучаемого сигнала может быть обработан в режиме с фиксированной частотой (FFM) или режиме пеленгации (DF) для более точного анализа и определения местоположения.

На отображении ПЧ-спектра (в реальном масштабе времени) показываются сигналы шириной до 20 МГц, что позволяет проводить высокоточный анализ сигналов с высокой разрешающей способностью.

Отображение ПЧ-спектра представлено в цвете. Длительность сигнала на отображении ПЧ-спектра указывается с помощью цветовой маркировки. Сигналы малой длительности отображаются синим цветом, а непрерывные сигналы – красным цветом. Это позволяет различать наложенные кратковременные и непрерывные сигналы, что не может быть сделано с помощью стандартных методов, таких как Max Hold (фиксация максимума) и Average (усреднение).

Максимальная ширина полосы демодуляции (для аналоговых сигналов) составляет 20 МГц.
Другой особенностью приемника является наличие трех цифровых понижающих преобразователей, которые, как правило, представляют три дополнительных программируемых приемника. В полосе пропускания реального времени эти понижающие преобразователи работают параллельно тракту демодуляции и принимают независимые значения параметров.

Пеленгация AoA

Опция пеленгации (R&S UMS30-DF) системы R&S UMS300 также предоставляет возможности стандартной пеленгации на основе определения угла прихода волны (AoA).

В режиме широкополосной пеленгации все сигналы в рамках частотного диапазона (шириной полосы обзора до 20 МГц) подвергаются процедуре одновременной пеленгации.

Благодаря использованию пеленгаторных антенн с широким раскрывом и очень большим количеством элементов антенны, метод пеленгации корреляционного интерферометра позволяет добиться высокого уровня точности и исключительной устойчивости к отраженным сигналам. Это делает систему R&S UMS300 оптимальной для решения задач пеленгации в средах с повышенным уровнем отражения сигналов и многолучевым распространением, таких как городская застройка.

Для удовлетворения всем возможным требованиям и обеспечения поддержки любых сценариев распространения сигналов могут быть использованы пеленгаторные антенны с горизонтальной и/или вертикальной поляризацией.
Широкополосная ОВЧ/УВЧ пеленгаторная антенна R&S ADD295 поддерживает работу как в активном, так и в пассивном режимах. Активный режим соответствует более высокой чувствительности, что позволяет успешно обнаруживать слабые сигналы даже на больших расстояниях. Пассивный режим обладает повышенной устойчивостью к сильным сигналам. Это особенно важно, если система R&S UMS300 установлена вблизи мощных передатчиков. Для переключения между двумя этими режимами достаточно выполнить щелчок кнопкой мыши. Благодаря этому система R&S UMS300 может быть быстро и легко адаптирована к существующим условиям приема сигнала.

В каждом пеленгаторе представлена функция линии пеленга для указания направления передачи. Для точного определения местоположения источника излучения требуется наличие как минимум двух пеленгаторов. С помощью встроенного модуля связи система R&S UMS300 выполняет пеленгационное измерение в соответствии с указаниями центра управления и возвращает полученные результаты инициирующему устройству. После этого центр управления может объединить эти результаты с данными, полученными от других систем R&S UMS300 (или других пеленгаторов компании Rohde & Schwarz), и определить точное местоположение передатчика.

Локация TDOA

Метод определения временной разницы приема сигнала (TDOA) использует моментальные снимки отображения сигнала передатчика (I/Q-данные), зафиксированного несколькими TDOA-приемниками одновременно. Поскольку приемники расположены на разном расстоянии от передатчика, они принимают один и тот же сигнал в разные моменты времени. Затем путем сопоставления отдельных I/Q-данных определяется местоположение передатчика.
Встроенный в систему R&S UMS300 приемник сигналов GPS обеспечивает возможность добавления временных меток с высоким уровнем точности в наносекундном диапазоне. В сочетании с I/Q-данными он формирует основу для последующей процедуры анализа.

Одним из уникальных качеств устройств и систем TDOA компании Rohde & Schwarz является тот факт, что они учитывают задержку сигнала между входом антенны и моментом начала обработки сигнала. Это позволяет значительно снизить погрешность временной синхронизации и повысить точность определения местоположения. Кроме того, все поддерживающие технологию TDOA устройства и системы компании Rohde & Schwarz могут быть объединены в произвольной конфигурации для решения задачи определения местоположения источника излучения с помощью метода TDOA.

Как и в случае стандартной пеленгации, этот метод требует наличия данных, полученных от нескольких станций. Метод TDOA требует наличия данных как минимум от трех приемников. Система R&S UMS300 передает I/Q-данные в центр управления, от которого был получен запрос на проведение измерения. Центр управления объединяет данные, полученные от нескольких систем R&S UMS300 (иди других устройств и систем TDOA компании Rohde & Schwarz), и определяет точное местоположение передатчика.

Поскольку объем данных, передаваемых при использовании метода TDOA, значительно превышает тот, который необходимо передать в случае стандартной пеленгации, высокая производительность сети является обязательным условием для обеспечения эффективного функционирования метода TDOA.

Гибридная локация AoA/TDOA

Методы AoA и TDOA обладают как преимуществами, так и недостатками. Считается, что один из двух методов всегда будет давать лучшие результаты, что может зависеть, например, от параметров передатчика, условий приема сигнала и местоположения.

R&S UMS300 – это единственная система, которая позволяет использовать одно и то же оборудование для обоих методов. В зависимости от конкретной поставленной задачи для оператора представлена возможность выбора между методами стандартной пеленгации и TDOA-локации.

Методы стандартной и TDOA-пеленгации могут быть использованы практически одновременно. Например, при управлении системой R&S UMS300 с помощью программы мониторинга R&S ARGUS сначала производится пеленгация, и затем выполняется сохранение данных. Двух устройств (одной системы R&S UMS300 и одного дополнительного TDOA-приемника) достаточно для объединения функций AoA и TDOA в одной универсальной и высокопроизводительной гибридной радиолокационной системе.

Конфигурация системы

Основным компонентом системы R&S UMS300 является мониторинговый приемник R&S EB500 (от 20 МГц до 3,6 ГГц, опционально 9 кГц – 6 ГГц). Приемник вместе с управляющим ПК, источником питания и Ethernet-маршрутизатором размещен в компактном всепогодном корпусе. Встроенная система терморегулирования предоставляет возможности интенсивного нагревания и охлаждения, что позволяет использовать систему R&S UMS300 в широком диапазоне температур.

Благодаря GPS-модулю система R&S UMS300 также может быть использована в качестве приемника в составе радиолокационной системы TDOA.

Базовый блок оснащен одним входом антенны. Для подключения нескольких антенн предусмотрены опции, предоставляющие доступ к двум (R&S UMS30-B1) и четырем (R&S UMS30-B2) входам антенны. Каждая опция включает соответствующие антенные переключатели.

При необходимости выполнения высокоскоростных переключений рекомендуется использовать опцию R&S UMS30-B3. Управление этим переключателем типа "1 из 2" осуществляется с помощью сигналов TTL-выходов приемника, что позволяет добиться высокой скорости переключений.

Источником питания для активных антенн может служить внутренняя сеть постоянного тока (опция R&S UMS30-B4).
Система R&S UMS300 предназначена для использования в качестве автоматической и дистанционно управляемой системы. Для взаимодействия с центром управления базовая версия системы оснащена Ethernet-интерфейсом и маршрутизатором. Беспроводной модуль (R&S UMS30-B5) может быть использован для подключения к сети мобильной радиосвязи, что обеспечивает возможность дистанционного управления посредством сетей GSM, 3G и 4G.

Примечание: эти опции добавляются на заводе и полностью интегрируются в корпус.

При необходимости система R&S UMS300 может быть расширена путем добавления возможности пеленгации (опция R&S UMS30-DF). Это позволяет использовать все пеленгаторные антенны, которые совместимы с приемником R&S EB500. Необходимые для работы на ВЧ порты и кабели управления предоставляются по умолчанию. Примечание: для использования разъемов, предназначенных для применения вне помещений, требуется наличие специальных кабелей управления (опция R&S UMS30-H2).

Другие опции приемника включают расширение частотного СВЧ диапазона до 6 ГГц (опция R&S UMS30-FE), расширение частотного КВ диапазона от 9 кГц (опция R&S UMS30-HF) и панорамное сканирование (опция R&S UMS30-PS). Управляющий ПК (ОС Windows 7 Embedded), приемник, антенные переключатели и все ключевые интерфейсы находятся в свободном доступе и описаны в документации. Благодаря этому пользователи и системные интеграторы могут разрабатывать специализированное управляющее ПО, удовлетворяющее любым специальным требованиям.
Для управления системой R&S UMS300 с помощью программы мониторинга R&S®ARGUS рекомендуется использовать опции R&S UMS30-SWB и R&S UMS30-SWE. При необходимости они могут быть дополнены другими опциями программы мониторинга R&S®ARGUS. Благодаря этому система R&S UMS300 может быть быстро и успешно интегрирована в существующие системы мониторинга.

Применение

Благодаря выдающейся производительности и исключительной гибкости система R&S UMS300 может быть использована для решения широкого спектра таких задач, как:

• мониторинг в соответствии со стандартами МСЭ (ITU);
• автоматическое обнаружение неизвестных сигналов;
• автоматическое определение местоположения источников неизвестных сигналов;
• автоматическое обнаружение сигналов источников помех;
• автоматическое определение местоположения источников помех;
• автоматическое обнаружение нарушений лицензий;
• мониторинг неиспользуемого частотного спектра;
• сетевой мониторинг;
• мониторинг обширных областей, например, границ и береговых линий;
• определение местоположения источника излучения в составе пеленгаторной, TDOA- или гибридной сети.