PDA

Xem bản đầy đủ : Định hướng, định vị nguồn phát xạ vô tuyến



spectra
15-03-2013, 01:42 PM
Kỹ thuật định hướng đã tồn tại từ khi sóng điện từ được biết đến. Từ năm 1888, Heinrich Hertz phát hiện đặc tính hướng của anten khi tiến hành thí nghiệm trong dải sóng đề xi met. Một ứng dụng cụ thể của nó là xác định hướng tới của sóng điện từ đã được đề xuất vào năm 1906 trong phương pháp định hướng đích (homing DF method) do Scheller phát minh ra.
Những thiết bị định hướng đầu tiên là định hướng phân cực. Thiết bị này bao gồm anten lưỡng cực điện hoặc từ trường với trục trùng với hướng của điện trường hoặc từ trường. Từ hướng phân cực, sẽ suy ra hướng tới của sóng điện từ. Máy định hướng vòng quay là một trong những máy định hướng thuộc loại này được biết tới nhiều nhất. Năm 1907, Bellini và Tosi phát hiện ra phương pháp định hướng kết hợp giữa hai anten có hướng tính giao nhau (ví dụ như anten vòng) với một máy đo góc để xác định hướng. Tuy nhiên, máy định hướng vòng quay vẫn thường được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất.
Sau đó, phát minh của Adcock là bước tiến lớn trong việc nâng cao tính chính xác của định hướng đối với sóng trời trong dải sóng ngắn. Vào năm 1917, ông đã nhận ra rằng bằng cách sử dụng anten tuyến tính phân cực đứng (ăng-ten cần hoặc lưỡng cực) có thể tạo được giản đồ anten tương tự với các anten vòng mà không bị bất kỳ ảnh hưởng nào từ thành phần trường phân cực ngang. (Tuy nhiên, năm 1972 G. Eckard đã chứng minh rằng điều này không đúng trong mọi trường hợp). Mãi cho đến năm 1931 ăng-ten Adcock mới lần đầu tiên được sử dụng ở Anh và Đức.
Trong năm 1925-1926, Watson-Watt đã thực hiện một bước tiến mới khi đưa máy định hướng dùng máy đo góc theo kiểu cơ khí thành máy định hướng điện tử trực quan. Kể từ năm 1943, tàu hải quân Anh được trang bị máy định hướng Watson-Watt 3 kênh với các vòng tương hỗ cho phạm vi sóng ngắn (“huf-duff” để phát hiện tàu ngầm Đức).
Kể từ năm 1931, xuất hiện các máy định hướng được ngụy trang sử dụng trên xe cũng như máy định hướng có thể mang vác được để phát hiện gián điệp.
Bộ định hướng sóng ngắn hoạt động dựa trên nguyên lý Doppler được xây dựng vào năm 1941. Cào thời điểm này do các tiến bộ nhanh chóng trong việc phát triển của radar ở Anh đã đặt ra yêu cầu mở rộng phạm vi tần số đối với loại thiết bị này. Năm 1943, bộ định hướng đầu tiên dùng để "quan sát radar" ở dải tần khoảng 3.000 MHz đã được đưa vào sử dụng.
Kể từ năm 1943, thiết bị định hướng sử dụng dãy anten được bố trí theo hình tròn có độ mở lớn (Wullenweber) được xây dựng để định hướng từ xa. Từ những năm 1950, sân bay trên toàn thế giới đã được trang bị hệ thống định hướng Doppler VHF / UHF Doppler để kiểm soát không lưu.
Đầu thập niên 1970, công nghệ số hóa được áp dụng vào định hướng và định vị sóng radio; tạo tín hiệu hướng và điều khiển số từ xa là những sản phẩm từ sự phát triển đó.
Kể từ năm 1980, xử lý tín hiệu số đã được sử dụng ngày càng nhiều trong định hướng. Nó cho phép hiện hiện thực hóa các thiết bị định hướng giao thoa và tiếp cận ban đầu đối với việc thực hiện định hướng đa sóng (siêu phân giải). Mặc dù việc nghiên cứu về lý thuyết đã được thực trước đó rất nhiều.
Một yếu tố quan trọng khác thúc đẩy sự phát triển xa hơn của các thiết bị định hướng là yêu cầu định hướng các phát xạ biến đổi được tần số như nhảy tần và trải phổ tín hiệu. Kết quả của sự phát triển này là sự ra đời kỹ thuật và thiết bị định hướng băng thông rộng, có khả năng đồng thời thực hiện dò tìm và định hướng dựa trên chuỗi các bộ lọc số (và sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFTs)).

MGU
18-03-2013, 08:58 AM
Kỹ thuật định hướng đã tồn tại từ khi sóng điện từ được biết đến. Từ năm 1888, Heinrich Hertz phát hiện đặc tính hướng của anten khi tiến hành thí nghiệm trong dải sóng đề xi met. Một ứng dụng cụ thể của nó là xác định hướng tới của sóng điện từ đã được đề xuất vào năm 1906 trong phương pháp định hướng đích (homing DF method) do Scheller phát minh ra.
Những thiết bị định hướng đầu tiên là định hướng phân cực. Thiết bị này bao gồm anten lưỡng cực điện hoặc từ trường với trục trùng với hướng của điện trường hoặc từ trường. Từ hướng phân cực, sẽ suy ra hướng tới của sóng điện từ. Máy định hướng vòng quay là một trong những máy định hướng thuộc loại này được biết tới nhiều nhất. Năm 1907, Bellini và Tosi phát hiện ra phương pháp định hướng kết hợp giữa hai anten có hướng tính giao nhau (ví dụ như anten vòng) với một máy đo góc để xác định hướng. Tuy nhiên, máy định hướng vòng quay vẫn thường được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất.
Sau đó, phát minh của Adcock là bước tiến lớn trong việc nâng cao tính chính xác của định hướng đối với sóng trời trong dải sóng ngắn. Vào năm 1917, ông đã nhận ra rằng bằng cách sử dụng anten tuyến tính phân cực đứng (ăng-ten cần hoặc lưỡng cực) có thể tạo được giản đồ anten tương tự với các anten vòng mà không bị bất kỳ ảnh hưởng nào từ thành phần trường phân cực ngang. (Tuy nhiên, năm 1972 G. Eckard đã chứng minh rằng điều này không đúng trong mọi trường hợp). Mãi cho đến năm 1931 ăng-ten Adcock mới lần đầu tiên được sử dụng ở Anh và Đức.
Trong năm 1925-1926, Watson-Watt đã thực hiện một bước tiến mới khi đưa máy định hướng dùng máy đo góc theo kiểu cơ khí thành máy định hướng điện tử trực quan. Kể từ năm 1943, tàu hải quân Anh được trang bị máy định hướng Watson-Watt 3 kênh với các vòng tương hỗ cho phạm vi sóng ngắn (“huf-duff” để phát hiện tàu ngầm Đức).
Kể từ năm 1931, xuất hiện các máy định hướng được ngụy trang sử dụng trên xe cũng như máy định hướng có thể mang vác được để phát hiện gián điệp.
Bộ định hướng sóng ngắn hoạt động dựa trên nguyên lý Doppler được xây dựng vào năm 1941. Cào thời điểm này do các tiến bộ nhanh chóng trong việc phát triển của radar ở Anh đã đặt ra yêu cầu mở rộng phạm vi tần số đối với loại thiết bị này. Năm 1943, bộ định hướng đầu tiên dùng để "quan sát radar" ở dải tần khoảng 3.000 MHz đã được đưa vào sử dụng.
Kể từ năm 1943, thiết bị định hướng sử dụng dãy anten được bố trí theo hình tròn có độ mở lớn (Wullenweber) được xây dựng để định hướng từ xa. Từ những năm 1950, sân bay trên toàn thế giới đã được trang bị hệ thống định hướng Doppler VHF / UHF Doppler để kiểm soát không lưu.
Đầu thập niên 1970, công nghệ số hóa được áp dụng vào định hướng và định vị sóng radio; tạo tín hiệu hướng và điều khiển số từ xa là những sản phẩm từ sự phát triển đó.
Kể từ năm 1980, xử lý tín hiệu số đã được sử dụng ngày càng nhiều trong định hướng. Nó cho phép hiện hiện thực hóa các thiết bị định hướng giao thoa và tiếp cận ban đầu đối với việc thực hiện định hướng đa sóng (siêu phân giải). Mặc dù việc nghiên cứu về lý thuyết đã được thực trước đó rất nhiều.
Một yếu tố quan trọng khác thúc đẩy sự phát triển xa hơn của các thiết bị định hướng là yêu cầu định hướng các phát xạ biến đổi được tần số như nhảy tần và trải phổ tín hiệu. Kết quả của sự phát triển này là sự ra đời kỹ thuật và thiết bị định hướng băng thông rộng, có khả năng đồng thời thực hiện dò tìm và định hướng dựa trên chuỗi các bộ lọc số (và sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFTs)).

Nên có phân tích và đề xuất

spectra
20-03-2013, 08:39 AM
Các phương pháp định hướng nguồn phát xạ

Phương pháp sử dụng anten có hướng.
Phương pháp này sử dụng đặc tính hướng của anten khi quay anten về các hướng khác nhau. Việc xác định hướng sóng tới dựa trên nguyên lý: điện áp tín hiệu thu là một hàm của góc quay anten. Đặc điểm của phương pháp này là cấu trúc hệ thống đơn giản nhưng độ chính xác không cao, thời gian định hướng lớn.
40
Hình1 Định hướng sử dụng anten có hướng.
1. Máy thu định hướng theo nguyên lý cực đại
Sử dụng loại anten có hướng tính cao (độ rộng búp sóng cỡ vài độ), khi quay anten, hướng có cường độ tín hiệu cực đại chính là hướng đài phát đang hoạt động. Sai số định hướng lúc này có giá trị bằng một nửa độ rộng búp sóng của anten. Trong giải tần sóng ngắn và sóng cực ngắn, việc chế tạo được anten có búp sóng cỡ vài độ là cực kỳ khó khăn, vì vậy phương pháp này chỉ dùng ở giải tần cỡ vài GHz trở lên.
2. Máy thu định hướng theo nguyên lý cực tiểu
Ngược lại với máy thu định hướng theo nguyên lý cực đại, phương pháp này sử dụng các loại anten có giản đồ hướng vùng cực tiểu của chúng là khá hẹp, lúc này hướng của đài phát đang làm việc chính là hướng mà tại đó cường độ tín hiệu thu được là nhỏ nhất. Để tạo ra dạng giản đồ hướng cực tiểu hẹp thường sử dụng biện pháp bù trừ giản đồ hướng của hai hoặc vài loại anten khác nhau. Ví dụ, máy thu định hướng xách tay AN/PRC-10 của Mỹ sử dụng 2 anten. Một anten khung có giản đồ hướng hình số 8 và một anten cần có giản đồ hướng tròn, khi cộng hai giản đồ hướng này với nhau sẽ có được một giản đồ hướng mong muốn dạng Cácđiôit (hình 2).
41
Hình 2 Tạo giản đồ hướng cực tiểu từ việc cộng giản đồ hướng của 2 anten
Phương pháp định hướng theo nguyên lý cực tiểu có ưu điểm là chỉ cần một máy thu với anten có kết cấu gọn nhẹ, dễ triển khai, thuận tiện cho việc cơ động, luồn lách vào gần khu vực đài phát. Tuy nhiên do đo tại vùng cực tiểu của giản đồ hướng anten nên độ nhạy chung của hệ thống giảm đáng kể và làm giảm cự ly làm việc của máy thu định hướng. Do vậy, máy thu định hướng cực tiểu thường là máy thu định hướng cự ly gần, dùng cho mục đích luồn sâu đến sát khu vực của đài phát để thực hiện định hướng kiểm chứng số liệu về hướng do các trạm định hướng tầm xa hơn đã xác định.

spectra
26-03-2013, 09:34 AM
Phương pháp sử dụng hiệu ứng Doppler.

Đây là một phương pháp được áp dụng khá phổ biến trong các máy thu định hướng dải sóng cực ngắn. Phương pháp này sử dụng hiệu ứng Doppler để xác định hướng đến của nguồn phát xạ. Hiệu ứng Doppler là hiệu ứng tần số của tín hiệu thu biến đổi khi có sự chuyển động tương đổi giữa máy phát và máy thu. Khi chuyển động này là theo hướng tiến lại gần nhau thì tần số tín hiệu thu sẽ tăng lên một lượng deltaF gọi là tần số Doppler. Ngược lại, tần số thu sẽ giảm xuống. Tần số Doppler sẽ đạt giá trị lớn nhất (về giá trị tuyệt đối ) nếu hướng chuyển động là trùng với hướng sóng tới. Khi đó:
deltaF(max)=v/c
Với : v là vận tốc chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu.
c = 3.10E8 m/s là vận tốc ánh sáng.
Khi chuyển động không trùng với hướng sóng tới:
deltaF=(v/c)cos(phi)
(phi) là góc giữa hướng chuyển động và sóng tới.

Hình mô tả hiệu ứng Doppler.
47
Như vậy việc đo giá trị deltaF sẽ cho phép ta xác định giá trị góc tới (phi), tức là giá trị góc biểu thị hướng tới của nguồn phát.

cuongtanso
03-04-2013, 02:27 PM
Một hệ thống định hướng dựa trên nguyên lý Doppler đó là hệ thống Psuedo – Doppler DF. Hệ thống này được nghiên cứu bới Earp và Godfrey vào năm 1947. Kỹ thuật này nó so sánh sự khác biệt về pha của các tín hiệu bằng các anten riêng biệt.

Hệ thống này thường có từ 3 – 4 anten, nó có một máy thu duy nhất và nó liên tục chuyển đổi qua các anten để thu thập sự thay đổi về pha của tín hiệu. Sau đó, hệ thống này có một thuật toán xử lý thông tin để xác định gốc đến của tín hiệu.

63

cuongtanso
03-04-2013, 02:35 PM
Kỹ thuật Watson – Watt: kỹ thuật này sử dụng sự khác biệt về biên độ của tín hiệu tại những vị trí khác nhau để xác định ra gốc tới của tín hiệu. Hầu hết hệ thống Watson - Watt sử dụng 3 hoặc 4 anten Adcock và tất cả các anten được kết nối đến một máy thu duy nhất.

60

Chiều dài của các chấn tử lưỡng cực là 0.1 bước sóng, và khoảng cách giữa hai aten là 0.125 bước sóng. Từng mãng anten Adcock sẽ có hai phần tử lưỡng cực được đảo pha với nhau để tạo nên giản đồ bức xạ có hình số 8 nằm ngang như hình bên dưới.

61

Sau khi nhận tín hiệu truyền về từ anten, máy thu sẽ có một thuật toán để xử lý các thông tin về biên độ của tín hiệu để xác định hướng của tín hiệu.

62

spectra
05-04-2013, 09:32 AM
[FONT=Times New Roman][SIZE=5]Một hệ thống định hướng dựa trên nguyên lý Doppler đó là hệ thống Psuedo – Doppler DF. Hệ thống này được nghiên cứu bới Earp và Godfrey vào năm 1947. Kỹ thuật này nó so sánh sự khác biệt về pha của các tín hiệu bằng các anten riêng biệt.

Thanks bác cuongtanso. Hiện nay, các tài liệu về định hướng định vị vô tuyến chưa nhiều, spectra tìm hiểu trên mạng nhưng cũng chỉ có vài ba tài liệu dạng brochure của các Hãng sản xuất Các thông tin của bác giúp mọi người hiểu về hệ thống, mong bác tiếp tục có thêm thông tin về các phương pháp định hướng khác nhé.

cuongtanso
05-04-2013, 04:50 PM
Chào anh Spectra, em cũng đang tìm hiểu sâu về hệ thống định hướng từ các thiết bị của Cục trang bị cho trung tâm. Còn nhiều vấn đề, em đọc mà mà chưa hiểu rõ lắm, em sẽ cố gắng và chia sẻ ạ.

spectra
05-04-2013, 08:31 PM
Thế thì hay quá rồi, mình cùng tìm hiểu, làm rõ thêm, hy vọng có thêm các bạn trẻ quan tâm vấn đề này.

cuongtanso
05-04-2013, 10:56 PM
Tại sao chúng ta cần định hướng tín hiệu?
- Để xác định vị trí của máy phát
- Để định vị chính xác nguồn nhiểu gây ảnh hưởng đến tín hiệu.
-
Vậy giải pháp để có thể xác định vị trí đài phát là gì?

+ Dựa vào một tia định hướng hoặc một gốc định hướng: từ đó chuyên viên làm về tần số có thể tổng hợp thông tin về nguồn phát xạ và tiến hành giới hạn cũng như khoanh vùng nguồn phát xạ.

71

+ Phương án thứ hai dựa vào nhiều hướng từ nhiều vị trí khác nhau: Ví dụ một nguồn TX ở một vị trí thuận lợi và những trạm kiểm soát cố định (hoặc là các RX di động) đều có thể thu và xác định được hướng của nguồn nhiều, nếu kết hợp tối thiểu 2 hai hướng từ hai vị trí khác nhau người làm về tần số có thể định vị chính xác mục tiêu.

http://nw9.upanh.com/b3.s35.d3/65ccedbbfc3313854c33f305b2274e2c_54611819.anh2.png (http://upanh.com/view/?id=3rv1az0vcar)

Tuy nhiên, đó là những trường hợp xảy ra trên lý thuyết. Thực tế nó không tối ưu như vậy. Vị trí TX nó không phải là một điểm của sự giao nhau giữa Rx1, Rx2 và Rx3. Thực tế nó như thế này:

72

Vậy nguyên nhân ảnh hưởng đến kết quả định hướng sai lệch là gì?

+ Do nguyên nhận trực tiếp từ anten định hướng của thiết bị, do việc đọc dữ liệu la bàn mà nó dùng để hiệu chỉnh gốc không chính xác, do thiết bị chưa được hiệu chỉnh dẫn đến có một số sai số về cáp nối, trở kháng,..hoăc một số vấn đề về các bộ chuyển mạch của anten.
+ Do ảnh hướng của cánh tay đòn, hay giá đỡ của anten, tùy vào chất liệu khoảng cách mà nó sẽ tác động lên anten DF khác nhau.
+ Vấn đề xảy ra ở khâu thiết kế và tối ưu hóa anten chưa thật sự tốt.
+ Đấy là các vấn đề chủ quan, còn ảnh hướng khách quan đó chính là những ảnh hưởng của truyền song đa đường, tác động của môi trường truyền sóng từ TX đến các RX.

Vậy có những phương pháp hay kỹ thuật nào dùng để định hướng VHF?

Việc xác định hướng, vị trí của một nguồn phát tùy vào mức độ đầu tư về công nghệ kiểm soát mà chúng ta có các giải pháp tương ứng.
+ Phướng pháp định hướng đơn giản nhất là dựa trên nguyên lý hoạt động, giản đồ bức xạ của Anten Yagi. Chúng ta biết anten Yagi là một anten có hướng tính. Một ví dụ đơn giản để hình dung về giản đồ bức xạ của anten Yagi đó chính là khi chúng ta thu tín hiệu truyền hình tương tự bằng anten ngoài trời, một giải pháp là ở vị trí chúng ta, muốn thu tốt tín hiệu của đài truyền hình ABC thì chúng ta sẽ xoay anten về hướng của đài ABC. Khi đó tín hiệu của aten chúng ta thu đài ABC là lớn nhất.
Dựa vào điểm này của anten Yagi mà chúng ta có thể xác định một số nguồn tín hiệu một cách dể dàng với một máy thu tín hiệu.

http://nw8.upanh.com/b2.s34.d1/b1fe584d6dd12cdea76eb23551d11a4d_54611888.anh4.png (http://upanh.com/view/?id=brv41z2r2ra)

+ Phương pháp dùng loại anten lưỡng cực: với phương pháp anten lưỡng cực này sẽ khắc phục được một yếu điểm khi dùng định hướng bằng anten Yagi là rất khó để xác định chính xác giá trị đỉnh lớn nhất của tín hiệu, vì tín hiệu thường trải rộng và giá trị đỉnh luôn thay đổi. Anten lưỡng cực có giản đồ bức xạ là dạng số 8 nằm ngang.

http://nw2.upanh.com/b5.s34.d2/ae5c3e3c31db25c9304899ac67bfc804_54611942.anh5.png (http://upanh.com/view/?id=5rv23z0r5ik)

Những hệ thống đinh hướng phức tạp:

+ Watson – Watt DF: là một hệ thống định hướng bao gồm các thành phần như: Anten định hướng, máy thu định hướng, bộ phận xử lý số liệu DF và bộ phận hiển thị kết quả.

Về aten định hướng thì hệ thống này sử dụng các anten loại Adcock hoặc là loop anten.
Với loại này thì hệ thống chia ra hai hướng tín hiệu N-S và hướng E-W.
Chính vì vậy ở máy thu tín hiệu DF cũng có hai kênh tín hiệu đó là N-S(nằm trên trục y)và E-W(nằm trên trục x).
Bộ phận xử lý DF sẽ thực hiện tính toán dựa trên các giải thuật định hướng và nó đưa ra gốc cho tín hiệu TX.
Cuối cùng là hiển thị kết quả định hướng.

http://nw9.upanh.com/b1.s35.d1/2d58db816a09c4db03d3cee812b35112_54611999.anh6.png (http://upanh.com/view/?id=arv04e5p4qr)

Anten Adcock 80 – 520 MHz
+ Doppler (FM):
+ Pseudo Doppler
+ Whistling Dipoles DF: (đang nghiên cứu)
Bằng cách sử dụng kết nối hai dạng anten dipole, không yêu cầu một trạm cố định nó có thể hoạt động như một thiết bị cầm tay.
+ TDOA.

barefeet
06-04-2013, 11:01 AM
Vậy nguyên nhân ảnh hưởng đến kết quả định hướng sai lệch là gì?

Dạ barefeet xin mạn phép đi "trái nghề" bổ sung thêm mấy ý, nếu không phải mong các pác bỏ qua cho. Theo nhà em, nguyên nhân ảnh hưởng đến kết quả định hướng còn có:
- Vị trí đặt anten định hướng, tránh các ảnh hưởng của vật cản, vật phản xạ, trường điện từ,...
- Yếu tố đặc biệt quan trọng nữa là người khai thác, bởi "nhìn gà hóa cuốc" thì máy móc có tốt cũng như không.

Pác cuongtanso và pác spectra có thông tin gì về nguyên lý định hướng MUSIC và Interferometer chia sẻ luôn ạ. Nếu được pác cho nhà em xin cái tài liệu về DML (Deterministic Maximum Likelihood) Direction Finding.
Cảm ơn hai pác nhiều.

barefeet
06-04-2013, 11:49 AM
Tại sao chúng ta cần định hướng tín hiệu?:
- Để xác định vị trí của máy phát,
- Để định vị chính xác nguồn nhiểu gây ảnh hưởng đến tín hiệu.

Với hai mục đích trên thì chỉ để phục vụ cho các chuyên gian tần số thôi ;). Chứ trả lời cho câu hỏi này thì cần có cái nhìn tổng thể về quá trình phát triển của kỹ thuật định hướng nói riêng và lịch sử của thông tin vô tuyến điện nói chung.
Theo barefeet biết, xuất phát điểm của định hướng vô tuyến điện không phải để tìm "đài địch" mà là phục vụ cho mục đích vô tuyến đạo hàng. Ngày nay mục đích vô tuyến đạo hàng của kỹ thuật định hướng đã dần mất đi ý nghĩa vốn có của nó, do bởi sự phổ biến của đạo hàng qua vệ tinh,... Sự cần thiết của kỹ thuật định hướng nguồn phát xạ vô tuyến điện thích hợp cho nhiều lĩnh vực quan trọng:
- Kiểm soát tần số vô tuyến điện: xác định vị trí đài phát và nguồn nhiễu (đích thực nghề của các pác Cục Tần số rồi).
- Các hệ thong truyền thông hiện đại truy nhập đa đường.
- Nghiên cứu khoa học: vô tuyến thiên văn,...
- Các ứng dụng quân sự, an ninh, chống khủng bố,...
Chúc các pác ngày cuối tuần vui vẻ.

cuongtanso
07-04-2013, 10:28 AM
Với hai mục đích trên thì chỉ để phục vụ cho các chuyên gian tần số thôi ;). Chứ trả lời cho câu hỏi này thì cần có cái nhìn tổng thể về quá trình phát triển của kỹ thuật định hướng nói riêng và lịch sử của thông tin vô tuyến điện nói chung.
Theo barefeet biết, xuất phát điểm của định hướng vô tuyến điện không phải để tìm "đài địch" mà là phục vụ cho mục đích vô tuyến đạo hàng. Ngày nay mục đích vô tuyến đạo hàng của kỹ thuật định hướng đã dần mất đi ý nghĩa vốn có của nó, do bởi sự phổ biến của đạo hàng qua vệ tinh,... Sự cần thiết của kỹ thuật định hướng nguồn phát xạ vô tuyến điện thích hợp cho nhiều lĩnh vực quan trọng:
- Kiểm soát tần số vô tuyến điện: xác định vị trí đài phát và nguồn nhiễu (đích thực nghề của các pác Cục Tần số rồi).
- Các hệ thong truyền thông hiện đại truy nhập đa đường.
- Nghiên cứu khoa học: vô tuyến thiên văn,...
- Các ứng dụng quân sự, an ninh, chống khủng bố,...
Chúc các pác ngày cuối tuần vui vẻ.

Dạ bác barefeet nói chí phải ạ. Vấn đề này em nhìn nhận cục bộ quá.

cuongtanso
07-04-2013, 10:51 AM
Pác cuongtanso và pác spectra có thông tin gì về nguyên lý định hướng MUSIC và Interferometer chia sẻ luôn ạ. Nếu được pác cho nhà em xin cái tài liệu về DML (Deterministic Maximum Likelihood) Direction Finding.
Cảm ơn hai pác nhiều.

Bác barefeet có thông tin về nguyên lý đinh hướng MUSIC và Interferometer chia sẻ với mọi người luôn đi. Cám ơn bác.

barefeet
08-04-2013, 08:42 AM
Bác barefeet có thông tin về nguyên lý đinh hướng MUSIC và Interferometer chia sẻ với mọi người luôn đi. Cám ơn bác.

Hi pác cuongtanso.
Pác đá cho đội nào mà chuyền giỏi thế :p. Pác giao nhiệm vụ rồi thì... barefeet "ngâm kíu" xem thử.

barefeet
08-04-2013, 09:48 AM
Nguyên lý định hướng Interferometer
Nguyên lý định hướng Interferometer còn gọi là nguyên lý định hướng giao thoa hay nguyên lý định hướng so pha. Với nguyên lý này, góc định hướng được xác định dựa trên cơ sở so sánh độ lệch pha tín hiệu từ các phần tử ăng ten định hướng. Nguyên lý định hướng giao thoa được chia thành hai loại: giao thoa pha và giao thoa pha tương quan.
Nguyên lý định hướng giao thoa sử dụng tối thiểu hai máy thu đồng nhất (thông số kỹ thuật hoàn toàn giống nhau). Như vậy, máy định hướng giao thoa có thể được xét đến như một máy định hướng đa kênh. Trong các máy định hướng giao thoa, các phần tử ăng ten vô hướng dải rộng được sử dụng. Hai kênh thu khác nhau, kết hợp với bộ tách sóng pha, cho phép so sánh độ trễ pha của tín hiệu phân tích thu được trên hai phần tử khác nhau của mảng ăng ten định hướng. Trong một số trường hợp đặc biệt, nhằm giảm thời gian đáp ứng, máy định hướng xung đơn được sử dụng; trong đó, số lượng các kênh thu đúng bằng số lượng phần tử ăng ten được sử dụng.
73
Hình minh họa máy định hướng giao thoa sử dụng 03 phần tử ăng ten.

Một máy định hướng giao thoa đơn giản sử dụng ba phần tử ăng ten đẳng hướng, việc xác định góc phương vị (và góc ngẩng) có thể thực hiện được nếu khoảng cách giữa các ăng ten không lớn hơn nửa bước sóng. Nếu Φ1,Φ2,Φ3 là các pha đo được tại đầu ra của các phần tử ăng ten, góc phương vị được tính như sau:
Alpha=arctan (Φ2-Φ1)/(Φ3-Φ1)
Trong thực tế, cấu hình mảng ăng ten định hướng được tăng cường thêm các phần tử ăng ten sao cho không gian giữa các ăng ten có thể phù hợp một cách tối đa với các dải tần định hướng. Khoảng cách ăng ten a>λ/2 có thể được ứng dụng để tăng độ chính xác cho các hệ thống góc mở nhỏ.
Thông thường các mảng ăng ten được sắp đặt theo hình tam giác vuông cân hoặc hình tròn. Cấu hình mảng tam giác thường được sử dụng để định hướng dải tần HF (dưới 30 MHz). Với các tần số cao hơn, thường dùng mảng tròn.
74
Hình minh họa máy định hướng giao thoa mở rộng các phần tử ăng ten.

Nguyên lý cơ bản của máy giao thoa tương quan là sự so sánh các độ lệch pha đo được với độ lệch pha nhận được từ một hệ thống ăng ten định hướng có một cấu hình đã biết và ở một góc sóng đã biết. Việc so sánh được thực hiện bằng cách tính toán sai số bậc hai hoặc hệ số tương quan của hai tập dữ liệu. Nếu việc so sánh được thực hiện với các giá trị phương vị khác nhau của tập dữ liệu tham chiếu, góc định hướng nhận được từ dữ liệu mà hệ số tương quan lớn nhất.
Ví dụ một mảng ăng ten định hướng của máy giao thoa tương quan gồm 5 chấn tử. Mỗi cột của một ma trận dữ liệu thấp hơn tương ứng với một góc sóng Alpha và hình thành nên một vector tham chiếu. Các thành phần của các vector tham chiếu đại diện cho các độ lệch pha kỳ vọng giữa các chấn tử ăng ten và góc sóng. Ma trận dữ liệu 5×1 cao hơn bao gồm các độ lệch pha được đo thực tế (vector đo được).
75
Hình minh họa nguyên lý giao thoa pha tương quan.

Để xác định góc sóng chưa biết (hướng tới), mỗi cột của ma trận tham chiếu được tương quan với vector đo được bằng cách nhân và cộng các vector. Kết quả thu được hàm tương quan K(Alpha), đạt được cực đại tại điểm trùng hợp tối ưu của vector tham chiếu và vector đo được. Góc đại diện cho vector tham chiếu cụ thể là góc định hướng mong muốn. Phương pháp này cấu thành một dạng đặc biệt của thuật toán tạo chùm tia.

cuongtanso
08-04-2013, 02:27 PM
Bài viết này sẽ giới thiệu một hệ thống Doppler DF trong thực tế, một ví dụ điển hình là hệ thống 6000; 6001, sau đây là sơ đồ kết nối của hệ thống Doppler DF seri 6001. Đây là hệ thống có thể hoạt động qua phần mềm điều khiển từ xa chạy trên nền Window.


76

Tính năng của hệ thống:
+ Băng tần phục vụ từ 125 – 1000 MHz,
+ Có thể điều khiển từ xa
+ Độ tin cậy là 2 độ (đối với một tín hiệu và một trạm cố định)
+ Phần mềm thu thập dữ liệu rất nhanh từ nhiều trạm định hướng và qua đó xác định nguồn tín hiệu trên bản đồ số.
+ Điều khiển giảm ảnh hưởng của nhiễu đa đường khi sử dụng di động.
+ Màn hình hiển thị các dữ liệu: Hướng, gốc định hướng và cường độ trường theo thang đo từ 0 – 9.
+ Hai cổng cung cấp dữ liệu đầu vào và đầu ra theo hai định dạng ASCII và CIV
+ Bộ lọc Notch lộc bỏ tạp âp phía đầu tín hiệu audio.


http://i.imgur.com/vUwgesC.jpg

Máy thu tín hiệu: có thể là ICOM 7000, ICOM 7100 và ICOM R8500.

http://i.imgur.com/hpf6lYT.png


http://i.imgur.com/a5hgDjM.png


http://i.imgur.com/okfJGtC.png

barefeet
08-04-2013, 03:33 PM
Các tham số chính của các máy định hướng
Các chỉ số chất lượng quan trọng nhất của máy định hướng vô tuyến bao gồm:
- Độ chính xác định hướng: Được định nghĩa bằng sai số góc của tia định hướng.
- Độ nhạy: Độ nhạy của một máy định hướng được định nghĩa là khả năng đo được tia định hướng của các nguồn phát xạ ở xa và công suất thấp. Thông thường, độ nhạy được xem như giá trị cường độ điện trường mà ở đó việc định hướng được thực hiện theo các chỉ tiêu đã cho (ví dụ: sai số hiệu dụng). Độ nhạy của một máy định hướng được xác định bởi độ nhạy của bộ thu và cấu trúc của hệ thống ăng ten.
- Độ loại trừ tạp nhiễu: Độ loại trừ tạp nhiễu là một tham số của máy định hướng biểu thị khả năng hoạt động dưới các điều kiện tác động của nhiễu. Độ loại trừ tạp nhiễu của máy định hướng được định nghĩa bởi độ loại trừ tạp nhiễu của bộ thu và hệ thống ăng ten; sự phân biệt không gian dựa vào cấu trúc ăng ten; thiết bị hiển thị; cách tiếp cận xử lý; mức độ thích ứng với môt trường nhiễu. Độ loại trừ tạp nhiễu của bộ thu máy định hướng cũng giống như với mọi máy thu thông thường khác, được mô tả bởi dải động, tính chọn lọc xuyên điều chế (các điểm cắt bậc hai và bậc ba) và tính chọn lọc phát xạ giả.
- Tốc độ hoạt động: Tốc độ hoạt động của máy định hướng vô tuyến được định nghĩa bởi khoảng thời gian tối thiểu xảy ra quá trình điều hưởng tại tần số yêu cầu và xác định tia định hướng.
- Độ phân giải: Độ phân giải là thông số định hướng xác định khả năng tách biệt của phép đo góc định hướng của các nguồn phát xạ
- Dải tần hoạt động: Dải tần hoạt động của máy định hướng đánh giá phạm vi tần số mà việc định hướng xảy ra với giá trị độ nhạy và độ chính xác đã cho. Hiện nay, nguồn phát xạ vô tuyến sử dụng dải tần từ vài kHz đến vài chục GHz. Do đó, dải tần hoạt động của máy định hướng càng rộng, càng thích hợp cho công tác trong lĩnh vực tần số vô tuyến.
- Loại tín hiệu thu: Thông số này xác định các kiểu tín hiệu vô tuyến, các nguồn tín hiệu có thể được phát hiện bằng máy định hướng. Loại tín hiệu thu có quan hệ trực tiếp với băng thông các bộ thu máy định hướng và tốc độ hoạt động của nó. Băng thông càng rộng, các tín hiệu băng rộng và ngắn hạn càng có thể được phát hiện và đo. Hơn nữa, khả năng đo hướng các tín hiệu tuần hoàn ngắn hạn sẽ phụ thuộc vào sự xử lý toán học mà có thể thực hiện được bởi bộ xử lý tín hiệu số của máy định hướng.
- Thời gian triển khai hệ thống định hướng: Thời gian triển khai của máy định hướng là một thông số quan trọng với máy định hướng di động. Thông số này cho thấy khả năng triển khai hệ thống nhanh/chậm như thế nào.
- Kích thước và khối lượng: Khối lượng và kích thước cũng là một thông số quan trọng đối với máy định hướng; đặc biệt, đối với ứng dụng của các máy định hướng trong hệ thống lưu động. Kích thước và khối lượng của máy định hướng càng nhỏ càng đơn giản cho việc lắp đặt, sử dụng trên mặt đất, máy bay hay tàu biển,...
- Độ phức tạp trong sản xuất và vận hành: Thông số về độ phức tạp trong sản xuất và vận hành xác định khả năng sản xuất số lượng lớn của một máy định hướng, thuận tiện trong khai thác.
- Giá thành: Giá thành hệ thống là một thông số quan trọng, xác định khả năng mua và ứng dụng. Về nguyên tắc, chất lượng máy định hướng càng cao, giá thành càng cao.

barefeet
10-04-2013, 11:10 AM
Khái niệm về góc định hướng.
Máy định hướng đo góc tới của sóng vô tuyến và xác định hướng của nguồn phát xạ.
Góc định hướng là góc giữa hướng đến nguồn phát xạ vô tuyến từ điểm định hướng và một vài hướng ban đầu.
- Góc định hướng được tính theo chiều kim đồng hồ từ hướng Bắc địa lý được gọi là góc định hướng thực (hướng thực).
- Nếu trục dọc của phương tiện vận chuyển máy định hướng (hướng thân xe ôtô, máy bay, tàu thủy,...) được coi là hướng ban đầu thì góc định hướng tương đối.

SMSR
03-05-2013, 10:55 AM
Adcock / Watson – Watt DF:
Kỹ thuật định hướng Adcock / Watson – Watt là kỹ thuật định hướng dựa trên so sánh biên độ của hai cặp anten sắp đặt theo thiết kế Adcock. Thiết kế Adcock gồm 4 chấn tử vô hướng đặt vuông góc với nhau như ở hình 3.6. Khoảng cách giữa các chấn tử nhỏ hơn nữa bước sóng ở tần số hoạt động cao nhất. Góc định hướng được xác định bởi tỷ số của hiệu vector điện áp của các tín hiệu trên mỗi cặp anten
94
Ta tìm được đáp ứng của mỗi chấn tử trên mảng anten tròn đối với một tín hiệu đến từ hướng ϕ nào đó. Thật vậy: Tọa độ 〖(x〗_m,y_m) của chấn tử thứ m trên mảng anten tròn gồm N chấn tử đặt cách đều nhau được xác định bởi:
x_m=Rcos(2πm/N)
y_m=Rsin(2πm/N) (3.10)
R là bán kính của mảng anten tròn; m=0,1,2,..,(N-1).
Từ biểu thức (3.4), ta có tín hiệu thu được ở chấn tử anten thứ m là:
r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2π/λ(x_m cos⁡ϕ+y_m sin⁡ϕ))
Thay x_m, y_m từ (3.10) vào:
r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2π/λ [Rcos(2πm/N) cos⁡ϕ+Rsin(2πm/N) sin⁡ϕ)] )
r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ cos(2πm/N-ϕ) ) (3.11)
m(t) là tín hiệu đã điều chế, λ là bước sóng của tín hiệu cần định hướng.
Vậy, tín hiệu thu trên 4 chấn tử của anten Adcock (được ký hiệu: North – N, South – S, East – E, và West – W; chấn tử E đặt ở điểm tham chiếu 0o) là:
Thay N=4,m=1 vào biểu thức (3.11):
r_N (t)=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ cos(π/2-ϕ) )=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ sin(ϕ) )
Tương tự, thay m tương ứng vào biểu thức (3.11), ta được:
r_S (t)=〖m(t)e〗^(j 2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 )
r_E (t)=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 )
r_W (t)=〖m(t)e〗^(j 2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 ) (3.12)
Cặp anten N và S tạo ra mức điện áp tín hiệu thu dọc theo trục Y, Cặp E và W tạo ra mức điện áp tín hiệu thu dọc theo trục X trong hệ tọa độ của mảng anten. Ước lượng góc định hướng được xác định bằng cách so sách mức điện áp ra của các cặp chấn tử anten trên.
y(t)=r_NS (t)=r_N (t)-r_S (t)=-2jm(t)sin⁡〖(2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 ) (3.13)〗
x(t)=r_EW (t)=r_E (t)-r_W (t)=-2jm(t)sin⁡〖(2πR/λ cos⁡(ϕ) ) (3.14)〗
ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )=arctan((2jm(t)sin⁡(2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 ))/(2jm(t)sin⁡(2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 ) ))
ϕ ̂=arctan(sin⁡(2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 )/sin⁡(2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 ) ) (3.15)
Khi kích thước mảng anten đủ nhỏ, tức là R≪λ⁄2π, ta có thể rút gọn biểu thức trên:
ϕ ̂≈arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) ) (3.16)
Nếu thuần túy sử dụng mảng anten được mô tả ở hình 3.6, chúng ta sẽ không xác định rõ hướng đến của tín hiệu và kết quả là có sai lệch 180o do hàm tan có chu kỳ π, tức là một tỷ số âm có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 2 và thứ 4. Ngược lại, một tỷ số dương có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 1 và thứ 3. Để xác định dấu của các biểu thức sin⁡〖(ϕ)〗 và cos⁡〖(ϕ)〗, ta sử dụng một chấn tử anten vô hướng đặt ở tâm của mảng anten làm kênh tham chiếu, giúp loại bỏ sai lệch 180o của kết quả định hướng.
Hình 3.7 minh họa sơ đồ khối hệ thống định hướng Adcock / Watson – Watt chuẩn. Khi kích thước mảng anten đủ nhỏ, tín hiệu ngõ ra ở các cặp chấn tử anten sẽ là:
r_NS (t)=V_(a ) cos⁡(ω_c t) sin⁡(ϕ)
r_EW (t)=V_(a ) cos⁡(ω_c t) cos⁡(ϕ)
ω_c: Tần số tín hiệu thu; V_(a ): Biên độ tín hiệu.
ϕ: Góc định hướng thực của tín hiệu đến.
Sau khi chuyển từ tần số cao tần RF về tần số trung tần IF bởi các máy thu, các tín hiệu đi qua bộ giải điều chế đồng bộ. Trong bộ giải điều chế này, các bộ trộn thực hiện nhân tín hiệu tham chiếu với từng tín hiệu vào r_NS (t) và r_EW (t). Tín hiệu tham chiếu được mô tả bởi biểu thức:
r(t)=V_(r ) cos⁡(ω_c t)
V_(r ): Biên độ tín hiệu tham chiếu.
Các bộ lọc thông thấp sẽ loại bỏ các thành phần tần số cao, kết quả ngõ ra của các bộ lọc thông thấp là: y(t)= V_(0 ) sin⁡(ϕ) và x(t)= V_(0 ) cos⁡(ϕ).
V_(0 ): Biên độ tín hiệu.
Các đại lượng y(t) và x(t) được sử dụng để tính toán ước lượng góc định hướng theo biểu thức:
ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )= arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) )
95
Hình 3.8 là sơ đồ khối hệ thống định hướng Adcock / Watson – Watt đơn kênh. Trong sơ đồ này, tín hiệu từ các cặp chấn tử anten được điều chế bởi hai tones tần số thấp và cho các tín hiệu ở ngõ ra:
s_1 (t)=V_(m ) 〖 sin⁡(ϕ)cos〗⁡(ω_c t)sin⁡(ω_1 t)
s_2 (t)=V_(m ) 〖 cos⁡(ϕ)cos〗⁡(ω_c t)sin⁡(ω_2 t)
ω_c: Tần số tín hiệu thu; ω_1: Tần số góc của tone tần số thấp thứ nhất.
ω_2: Tần số góc của tone tần số thấp thứ hai; V_(m ): Biên độ tín hiệu sau điều chế; ϕ: Góc định hướng thực của tín hiệu đến.
Tín hiệu tham chiếu r(t)=V_(r ) cos⁡(ω_c t) được lấy tổng với tín hiệu ngõ ra ở các bộ điều chế, ta được:
s_3 (t)=cos⁡(ω_c t) [V_(r )+V_(m ) (sin⁡(ϕ) sin⁡(ω_1 t)+cos⁡(ϕ) sin⁡(ω_2 t))]
V_(r )là biên độ tín hiệu tham chiếu sau khuếch đại. Trong hệ thống này, V_(r )>V_m, vì vậy tín hiệu tổng được xem như là một sóng mang biên độ điều chế bởi hai tones tần số thấp ω_1 và ω_2. Biên độ của những tones này có liên quan đến hướng tín hiệu đến. Một bộ giải điều chế biên độ (AM) được sử dụng để tách đường bao, cho ra:
s_4 (t)=V_e [sin⁡(ϕ) sin⁡(ω_1 t)+cos⁡(ϕ) sin⁡(ω_2 t)]
V_e: Hệ số khuếch đại.
Hai bộ giải điều chế đồng bộ được sử dụng để giải điều chế tín hiệu và tách ra hai thành phần y(t)=V_e sin⁡(ϕ) và x(t)=V_e cos⁡(ϕ). Cuối cùng ước lượng góc định hướng được xác định theo biểu thức:
ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )= arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) )
96

SMSR
04-05-2013, 08:08 AM
ĐỊNH HƯỚNG NGUỒN PHÁT SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRẠM KIỂM SOÁT TẦN SỐ
Định hướng là hoạt động để xác định hướng đến của nguồn phát sóng vô tuyến điện so với một hướng tham chiếu, thông qua việc phân tích các đặc tính lan truyền của sóng vô tuyến điện đang hướng đến anten định hướng. Trong kiểm soát tần số, kết hợp sử dụng một hoặc nhiều trạm định hướng để xác định: Vị trí của một đài phát đang vi phạm pháp luật; vị trí của đài phát chưa được cấp phép; vị trí của đài phát đang gây nhiễu mà không thể xác định bằng các phương tiện khác; vị trí của nguồn nhiễu có hại; nhận dạng các đài phát.
Tính phức tạp của thiết bị định hướng phụ thuộc vào yêu cầu về độ chính xác và điều kiện môi trường tại địa điểm đặt trạm. Anten định hướng phải được đặt nơi có không gian rộng, không bị che chắn và ảnh hưởng bởi các vật cản xung quanh.
Cấu trúc chung của một thiết bị định hướng bao gồm: Anten định hướng, khối thu tín hiệu và khối xử lý định hướng. Cụ thể:
a. Anten định hướng:
Anten định hướng là một thành phần quan trọng trong hệ thống thiết bị định hướng, vì nó quyết định phần lớn đến độ chính xác của phép đo định hướng. Khi sóng tới trong tình huống đa đường, độ mở của mảng anten (là hệ số D/λ, D: đường kính mảng anten, λ: bước sóng tín hiệu thu) đóng một vai trò quan trọng để xác định hướng đúng. Các anten định hướng có độ mở rộng (D/λ>1) khắc phục được vấn đề đa đường và các nguyên nhân gây sai số khác so với anten có độ mở hẹp (D/λ<0.5). Không phải tất cả các phương pháp định hướng đều cho phép sử dụng anten có độ mở rộng, mà vấn đề ở đây là sử dụng loại anten nào để cung cấp kết quả định hướng chính xác nhất.

99

b. Khối thu tín hiệu:
Thiết bị định hướng có thể được tích hợp trong các thiết bị đo lường tại một trạm kiểm soát, hoặc có thể là một thiết bị riêng biệt. Dải tần số hoạt động của thiết bị định hướng được xác định bởi anten và máy thu. Số lượng máy thu có thể từ 1 đến n (n là số lượng các chấn tử trên mảng anten) và tùy thuộc vào phương pháp định hướng được áp dụng. Hệ thống nhiều máy thu yêu cầu thời gian tích hợp ngắn để cho ra kết quả định hướng, vì thế thời gian đáp ứng nhanh hơn hệ thống sử dụng một máy thu.
c. Khối xử lý định hướng:
Việc xử lý tín hiệu để xác định hướng sóng tới có thể dựa trên nhiều kỹ thuật định hướng khác nhau, mỗi kỹ thuật có những ưu và nhược điểm tùy thuộc vào sự ứng dụng. Xử lý định hướng đưa ra giá trị góc định hướng (với độ chính xác nhất định) và mức của tín hiệu thu được. Một số thiết bị định hướng còn cho phép đưa ra mức đánh giá chất lượng của tia định hướng, điều này giúp loại bỏ những hướng không tin cậy.

Đặc tính kỹ thuật của một thiết bị định hướng bao gồm:
- Độ chính xác:
Độ chính xác của thiết bị định hướng được định nghĩa bởi sai số góc định hướng và được tính theo công thức:
102

Với: ϕ_i là góc định hướng đúng, ϕ ̂_i là góc định hướng đo bởi thiết bị, N là số lần đo.
Độ chính xác của định hướng phụ thuộc vào những yếu tố sau: Độ mở của anten định hướng; cấu hình anten (bao gồm: số chấn tử, đáp ứng đối với dải tần thu, tính định hướng của chấn tử, …); kiểu thiết bị định hướng; số kênh thu; vị trí đặt thiết bị định hướng; cường độ tín hiệu và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu; thời gian xử lý định hướng; điều kiện truyền sóng; số lượng nhiễu.
- Độ nhạy với tín hiệu thu:
Độ nhạy của thiết bị định hướng là khả năng thực hiện phép đo định hướng đối với các nguồn phát sóng ở xa và có công suất phát thấp. Thông thường độ nhạy được xem như là một giá trị của cường độ trường điện từ mà ở đó việc tìm hướng được thực hiện dưới một điều kiện đưa ra nào đó, thí dụ ở một mức sai số định hướng cho phép. Độ nhạy thiết bị định hướng tùy thuộc vào độ nhạy của khối thu tín hiệu và cấu trúc anten.
- Khả năng miễn nhiễu:
Khi nhiễu tác động vào hoạt động của hệ thống định hướng sẽ làm suy giảm độ chính xác của phép đo định hướng. Ảnh hưởng của nhiễu đến hệ thống định hướng được chia làm hai nhóm: Nhiễu bên trong (internal noise) và nhiễu bên ngoài (external interference).
+ Nhiễu bên trong: Được tạo ra ở các khối khuếch đại đầu vào của hệ thống, và có thể được mô hình hóa như nhiễu Gaussian trắng.
+ Nhiễu bên ngoài: Được tạo ra bởi các nguồn phát sóng vô tuyến bên ngoài, thường gặp trong thực tế là hiện tượng đa đường (multipath) và đồng kênh (co–channel).
Mặc dù các hiện tượng nhiễu bên ngoài là khác nhau, nhưng khi đánh giá ảnh hưởng của nó đến hoạt động của hệ thống định hướng, chúng được mô hình hóa theo cách tương tự nhau và được hiệu chỉnh bởi số lượng các tín hiệu nhiễu, sự phân bố tĩnh của các tín hiệu đó và tương quan về không gian và thời gian của chúng. Ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài có thể được hạn chế trong quá trình vận hành thiết bị và trong chọn lựa địa điểm triển khai hệ thống thiết bị định hướng phù hợp, đảm bảo không bị che chắn bởi các vật cản xung quanh.
100
101
- Tốc độ hoạt động:
Tốc độ hoạt động của thiết bị định hướng được định nghĩa bởi khoảng thời gian nhỏ nhất mà hệ thống xử lý để cho ra kết quả định hướng. Tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động và khả năng xử lý của bộ định hướng, thời gian tồn tại tối thiểu của tín hiệu phải đủ để thực hiện tính toán định hướng.
- Độ phân giải:
Là khả năng phân biệt của góc định hướng (ví dụ độ phân giải: 1o, 0.1o, …).
- Dải tần số hoạt động:
Là dải tần số mà ở đó thiết bị thực hiện phép đo định hướng, đưa ra kết quả với độ chính xác và độ nhạy cho phép.
- Thời gian triển khai: Cần thiết đối với thiết bị định hướng di động
- Kích thước và trọng lượng.
- Độ phức tạp của hoạt động sử dụng.
- Giá thành thiết bị.
Khi phân loại theo phương pháp xử lý tìm hướng dựa trên biên độ hoặc pha của tín hiệu đến thì gồm 3 loại: Hệ thống định hướng biên độ (amplitude – base), hệ thống định hướng pha (phase – base) và hệ thống định hướng biên độ – pha kết hợp.
Khi phân loại các hệ thống định hướng theo số lượng kênh thu sử dụng thì được chia làm 2 nhóm, gồm: Hệ thống định hướng đơn kênh (Single –channel DF system) và hệ thống định hướng đa kênh (Multi – channel DF system).
1. Hệ thống định hướng sử dụng kỹ thuật định hướng đơn kênh.
Các kỹ thuật định hướng đơn kênh thường sử dụng là: Rotating antenna, Adcock / Watson – Watt và Pseudo – Doppler.
Định hướng đơn kênh cũng được chia làm 2 loại:
1.1. Hệ thống định hướng đơn kênh đơn đường (simple single – channel system):
Mỗi chấn tử anten được lấy mẫu tuần tự với một kênh thu.
1.2. Hệ thống định hướng đơn kênh đa đường (multiplexed single – channel system):
Chấn tử anten tham chiếu (chấn tử ở tâm của mảng anten tròn) được lấy mẫu cùng lúc với mỗi chấn tử khác (một trong các chấn tử trên biên của mảng anten tròn) và cả hai tín hiệu này được kết hợp và đưa vào một kênh máy thu.
Ưu điểm của hệ thống định hướng đơn kênh:
Chỉ yêu cầu một kênh thu; ít cáp kết nối từ anten đến thiết bị; không yêu cầu phối hợp và hiệu chuẩn pha.
Nhược điểm của hệ thống định hướng đơn kênh:
Thời gian xử lý chậm hơn định hướng đa kênh, phụ thuộc vào số chấn tử anten và thời gian lấy mẫu tương ứng ở mỗi chấn tử; với sự thay đổi nhanh của pha tín hiệu, dễ cho kết quả không đúng.
2. Hệ thống định hướng sử dụng kỹ thuật định hướng đa kênh.
Các kỹ thuật định hướng đa kênh thường sử dụng là: Giao thoa pha (Phase interferometer), Giao thoa tương quan (Correlative interferometer) và Siêu phân giải (Advanced resolution).
Hệ thống định hướng đa kênh bao gồm 2 loại:
2.1.Hệ thống định hướng có nhiều hơn một kênh thu và số kênh thu nhỏ hơn số chấn tử anten:
Hệ thống này có một kênh tham chiếu và một hoặc nhiều kênh lấy mẫu được chuyển mạch; chỉ có một dao động nội và tất cả các kênh thu được cung cấp từ cùng một nguồn dao động nội này.
Ưu điểm:
Thời gian xử lý định hướng nhỏ hơn hệ thống đơn kênh; phối hợp về pha và biên độ dễ dàng thực hiện thông qua việc hiệu chuẩn; đo đồng thời để xác định chênh lệch về biên độ và pha giữa các kênh.
Nhược điểm:
Cần có hai hay nhiều kênh thu nên số lượng cáp sử dụng nhiều và phức tạp; luôn phải hiệu chuẩn để đảm bảo cân bằng cho cả hai kênh thu.
2.2. Hệ thống định hướng có nhiều hơn một kênh thu và số kênh thu bằng số chấn tử anten (N – channel system):
Mỗi chấn tử anten được kết nối đến kênh thu tương ứng. Tín hiệu đến được lấy mẫu đồng thời trên tất cả các chấn tử nên tốc độ lấy mẫu nhanh hơn hệ thống định hướng sử dụng số kênh thu ít hơn số chấn tử anten. Tất cả các kênh thu được cung cấp từ một nguồn dao động nội chung.
Ưu điểm:
Ngoài những ưu điểm của hệ thống định hướng đa kênh ở mục 2.2.2.1, hệ thống này còn có ưu điểm: Thời gian xử lý định hướng nhanh hơn các hệ thống khác và không cần dùng chuyển mạch anten.
Nhược điểm:
Cần có nhiều kênh thu nên số lượng cáp sử dụng nhiều và phức tạp hơn; phải hiệu chuẩn về biên độ và pha của các kênh thu nên gia tăng tính phức tạp của hệ thống; giá thành cao.

SMSR
06-05-2013, 10:57 AM
Dạ barefeet xin mạn phép đi "trái nghề" bổ sung thêm mấy ý, nếu không phải mong các pác bỏ qua cho. Theo nhà em, nguyên nhân ảnh hưởng đến kết quả định hướng còn có:
- Vị trí đặt anten định hướng, tránh các ảnh hưởng của vật cản, vật phản xạ, trường điện từ,...
- Yếu tố đặc biệt quan trọng nữa là người khai thác, bởi "nhìn gà hóa cuốc" thì máy móc có tốt cũng như không.

Pác cuongtanso và pác spectra có thông tin gì về nguyên lý định hướng MUSIC và Interferometer chia sẻ luôn ạ. Nếu được pác cho nhà em xin cái tài liệu về DML (Deterministic Maximum Likelihood) Direction Finding.
Cảm ơn hai pác nhiều.

Gửi Bác barefeet phương định hướng Maximum Likelihood mà em biết sơ bộ như sau:
Phương pháp định hướng tín hiệu Maximum Likelihood
Giả thiết hệ thống định hướng sử dụng mảng anten tròn N chấn tử như hình vẽ 1 dưới đây:
110
Ý tưởng cơ bản của phương pháp này là tìm ra trạng thái có khả năng xảy ra nhất của một quá trình xử lý tín hiệu cho bởi một tập của các quan sát đo được. Giả thiết nhiễu có phân bố Gaussian và một phép đo của N ngõ ra thì hàm mật độ xác suất được cho bởi:
\[f(x) = \frac{1}{{\mathop \pi \nolimits^N detC}}\mathop e\nolimits^{ - trace(\mathop {(x - m)}\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} (x - m))} \] (1)
Ở đây chỉ số H minh họa toán tử chuyển vị liên hợp (xem thêm tài liệu về conjugate-transpose matrix), x là vector dữ liệu ngắt được định nghĩa bởi:
\[\mathop x\nolimits_k = \left[ \begin{array}{l}
\mathop x\nolimits_0 \\
\mathop x\nolimits_1 \\
\mathop x\nolimits_2 \\
.\\
.\\
.\\
\mathop x\nolimits_{N - 1}
\end{array} \right]\]
m là vector dữ liệu tín hiệu và có dạng như vector x, C là ma trận hiệp phương sai (xem thêm tài liệu về covariance matrix) có kích thước NxN, cái này mô tả sự tương quan của các ngõ ra. Ma trận hiệp phương sai ngõ ra tín hiệu được giả thiết là đã biết thông qua phép đo hoặc thông qua mô hình hóa.
Trong điều kiện bình thường, trong biểu thức (1), đại lượng chưa biết chỉ là vector dữ liệu tín hiệu m. Giả thiết tín hiệu đến anten định hướng là một tín hiệu đơn (single signal) thu được ở một tần số thực tế nào đó, vậy các thành phần của vector tín hiệu m sẽ có dạng:
\[\mathop m\nolimits_n = s\mathop e\nolimits^{j\frac{{2\pi r}}{\lambda }\sin (\phi + \frac{{2\pi n}}{N} + \vartheta )} \] (3)
Với: N=0,1,2,.. N-1
r: bán kính mảng anten tròn
\[\lambda \]: bước sóng
\[\Phi ,\vartheta \]: xem hình vẽ 1
Vector tín hiệu m trong trường hợp này là hàm của biên độ tín hiệu s và hướng . Việc ước lượng hai giá trị đó có thể được thực hiện bởi sự chọn lựa các giá trị của s và  để tìm ra giá trị cực đại của hàm f(x). Qua lý thuyết và thực nghiệm, biểu thức (3) là giá trị cực tiểu của biểu thức:
\[\begin{array}{l}
\mathop \varepsilon \nolimits^2 = \mathop {(x - se)}\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} (x - se)\\
= \mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x - s\mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e - \mathop s\nolimits^* \mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x + \mathop s\nolimits^* \mathop {se}\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e
\end{array}\] (5)
Lập phương trình vi phân:
\[\frac{{\partial \mathop \varepsilon \nolimits^2 }}{{\partial s}} = 0\] (6)
Cho kết quả:
\[s = \frac{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x}}{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e}}\] (7)
Đây là giá trị của s để \[\mathop \varepsilon \nolimits^2 \] cực tiểu cho một giá trị của \[\phi \]. Thay giá trị này vào biểu thức (5):
\[\mathop \varepsilon \nolimits^2 = \mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x - \frac{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x\mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e}}{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e}}\] (8)
Không có cách cụ thể nào để tính toán trực tiếp giá trị của \[\phi \], vì vậy  được ước lượng bởi việc tìm giá trị mà \[\phi \]2 cực tiểu dùng biểu thức chỉ ra dưới đây:
\[s(\phi ) = \frac{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} x\mathop x\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e}}{{\mathop e\nolimits^H \mathop C\nolimits^{ - 1} e}}\] (9)
hoặc tương đương với cực đại do thành phần thứ nhất trong biểu thức (8) là hằng số đối với \[\phi \]
Điểm thuận lợi cơ bản của phương pháp the Maximum likelihood là tối ưu nhất cho trường hợp ước lượng hướng tín hiệu trong nhiễu Gaussian từ các mẫu đo.
Điểm không thuận lợi của phương pháp này là sử dụng số kênh thu bằng số chấn tử anten làm cho quá trình xử lý càng phức tạp hơn và đây là một kỹ thuật định hướng băng hẹp (do vector lái e là một hàm của bước sóng tín hiệu hoặc tần số ).

MAIDITIM
06-05-2013, 11:10 AM
Pác SMSR ới ời ơi. Bài của Pác hoành tráng quá, nhưng phải gửi cho GS NBC thì may ra GS mới hiểu được. Có cậu học trò lớp 11 ở BR-VT tóm tắt hơn 3.500 câu thơ Truyện Kiều thành có 38 câu rất gọn mà hay, dễ nhớ, dễ thuộc. Pác có thể làm được như thế không?

SMSR
06-05-2013, 02:30 PM
Pác SMSR ới ời ơi. Bài của Pác hoành tráng quá, nhưng phải gửi cho GS NBC thì may ra GS mới hiểu được. Có cậu học trò lớp 11 ở BR-VT tóm tắt hơn 3.500 câu thơ Truyện Kiều thành có 38 câu rất gọn mà hay, dễ nhớ, dễ thuộc. Pác có thể làm được như thế không?

OK, sorry MAIDITIM, vì diễn đàn không chuyển được sang dạng công thức toán từ LaTex (hoặc SMSR chưa tìm ra cách gõ công thức toán trên diễn đàn này). Nội dung chỉ tóm tắt để biết phương pháp định hướng Maximum Likelihood là gì thôi, chứ không phức tạp như bạn nghĩ đâu.

convithaichan
08-05-2013, 08:36 AM
HAI LÚA tôi mới tham gia forum, thực sự thấy ấn tượng với các bài viết nói về chuyện chuyên sâu của những người làm tần số. Không ngờ nó phức tạp và sâu về khoa học và công nghệ đến thế. Bạn sinh viên nào làm đồ án tốt nghiệp hay luận văn Master chắc " luộc" ở đây cũng có đủ kiến thức để hoàn thiện sản phẩm của mình. Thank.

kachiusa
02-07-2013, 10:23 AM
[QUOTE

Để xác định góc sóng chưa biết (hướng tới), mỗi cột của ma trận tham chiếu được tương quan với vector đo được bằng cách nhân và cộng các vector. Kết quả thu được hàm tương quan K(Alpha), đạt được cực đại tại điểm trùng hợp tối ưu của vector tham chiếu và vector đo được. Góc đại diện cho vector tham chiếu cụ thể là góc định hướng mong muốn. Phương pháp này cấu thành một dạng đặc biệt của thuật toán tạo chùm tia.[/QUOTE]

Cái này đọc trong lý thì em cũng thấy nói nhiều nhưng em vẫn không hiểu cái ma trận tham chiếu đó trong thực tế thì xác định như thế nào? Còn em thấy trong cái thuật toán MUSIC thì chỉ đơn giản mình đi xây dựng được một hàm gọi là hàm phổ của tín hiệu, hàm này chỉ phụ thuộc duy nhất vào một tham số là góc tới của tín hiệu do đó chỉ cần khảo sát để tìm cực trị của hàm đó thì xác định được góc tới.

Một câu hỏi nữa em muốn hỏi các bác là tại sao khi định hướng tín hiệu truyền hình trên trạm R&S thì thấy quality rất thấp, mặc dù kim la bàn chỉ tương đối ổn định một hướng. Vậy kết quả định hướng đó có đáng tin cậy không và tại sao quality lại thấp như vậy?

Em mới vào nghề nên còn nhiều thứ mông lung mong học hỏi các bác nhiều!

spectra
02-07-2013, 02:38 PM
[QUOTE

cái ma trận tham chiếu đó trong thực tế thì xác định như thế nào?

Ma trận tham chiếu được xác định theo các giá trị thực tế. Tức là theo cấu hình thực tế của thiết bị và theo hướng tới biết trước của tín hiệu. Nhà sản xuất sẽ thiết lập cấu hình thiết bị thực và tạo nguồn tín hiệu phát, ứng với mỗi góc tới khác nhau sẽ cho một bộ giá trị khác nhau và lấy bộ giá trị đó làm giá trị tham chiếu.

f3000mhz
02-07-2013, 02:56 PM
[QUOTE

Một câu hỏi nữa em muốn hỏi các bác là tại sao khi định hướng tín hiệu truyền hình trên trạm R&S thì thấy quality rất thấp, mặc dù kim la bàn chỉ tương đối ổn định một hướng. Vậy kết quả định hướng đó có đáng tin cậy không và tại sao quality lại thấp như vậy?

Em mới vào nghề nên còn nhiều thứ mông lung mong học hỏi các bác nhiều!

Em cũng thắc mắc cái này, hình như khi định hướng phát thanh (FM) cũng vậy ah. Cụ thể thế nào các bác ơi?

spectra
02-07-2013, 03:08 PM
Em cũng thắc mắc cái này, hình như khi định hướng phát thanh (FM) cũng vậy ah. Cụ thể thế nào các bác ơi?

Tại sao khi định hướng tín hiệu truyền hình trên trạm R&S thì thấy quality rất thấp?

Các thiết bị bạn đang đề cập theo mình hiểu là các thiết bị định hướng sử dụng anten phân cực đứng, trong khi tín hiệu truyền hình (cả phát thanh nữa) thường là tín hiệu phân cực ngang. Về mặt lý thuyết, thiết bị phân cực đứng không thể định hướng tín hiệu phân cực ngang được nếu tín hiệu thu được hoàn toàn là phân cực ngang.
Thực tế không hoàn toàn như vậy và thiết bị định hướng có thu được thành phần trùng với phân cực anten định hướng. Tuy nhiên, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp: (1) Tín hiệu FM, TV cảm ứng vào các phần tử của anten và (2) Tại phía thu không chỉ thu được tín hiệu tầm nhìn thẳng từ anten phát mà còn thu được các tín hiệu phản xạ. Tín hiệu khi bị phản xạ không còn thuần túy là phân cực ngang mà còn có cả thành phần phân cực đứng mà anten DF lại rất nhạy với thành phần phân cực đứng trong tín hiệu phản xạ. Các thành phần tín hiệu này ảnh hưởng đến quá trình định hướng của thiết bị làm cho kết quả định hướng có độ tin cậy không cao - quality thấp.

Vậy kết quả định hướng đó có đáng tin cậy không?
Quality là hệ số thể hiện độ tin cậy của kết quả định hướng. Giá trị càng thấp thì càng không đáng tin cậy.

Hope this helps!

barefeet
11-07-2013, 04:07 PM
Nhà em tán thành ý kiến pác spectra. Truyền hình tương tự ở An Nam quốc hầu hết sử dụng anten phân cực ngang, trong khi máy định hướng sử dụng phân cực đứng (ít dung phân cực ngang). Mặt khác, tín hiệu Analog TV (mà đang "bị" quyết tâm SWITCH-OFF bằng mọi giá, dù có đốt cháy cả dãy... Tam Điệp) có 02 thành phần phổ chính (không kể phổ tín hiệu màu), gồm: hình được điều biên (có sách viết cụ thể là điều biên sót) và tiếng được điều tần FM. Mấy yếu tố này combined lại thì quality cao sẽ... rất lạ :cool:.
Các pác "ở bển" (hãng R&S) cho rằng quality nên lớn hơn 70% (thậm chí cao hơn) mới tin cậy kết quả DF.

lidinco
07-07-2014, 11:21 PM
Em thì không rành cái này, nếu bác nào quan tâm phần thiết bị thì em giới thiệu bác giải pháp của Tektronix mà em biết. Nó đơn giản mà hiệu quả.

Các bác search con spectrum H500 cua Tektronix


lidinco(@)gmail.com

toidi24h
12-06-2015, 04:12 PM
trước mình chưa tìm hiểu về vấn đề này, nhưng thực sự nó cũng khá thú vị đó chứ. :)

dreamme458
16-01-2016, 01:37 PM
Đang tìm tài liệu nghiên cứu về định vị nguồn phát xạ vô tuyến. Có ai có tài liệu full về cái này cho mình xin với ah