如何将带GPS的网络化的软件定义无线电接收机应用于分布式和移动频谱监测？（二）

GPS定位和测向的四种技术

知道感兴趣信号的位置对于许多应用很重要。军事用户获得了更好的态势感知能力，诸如机场或公用事业基础设施之类的敏感设施可以找到RF干扰源，电信公司可以识别恶意发射机或其他干扰其覆盖范围的设备。通过嵌入式GPS功能了解测量的时间和位置，用户可以确定感兴趣信号的位置。对于未知或不合作的信号（例如上面示例中提到的信号），用户需要将多个单元联网在一起以确定时间，信号强度，频率或角度的差异。可以使用四种主要技术来定位发射机。

• 到达时间差

到达时间差（TDOA，Time difference of arrival）至少需要三个接收机来定位信号，并且需要使用GPS很好地同步这些接收机。通过比较每个单元接收信号的时间来确定发射机的位置，从而得出双曲线位置。通过找到这些线相交的位置来找到发射机（参见图5）。

TDOA在广泛的地理区域内都能很好地工作，最适合宽带和长脉冲信号。它还可以将信号定位在噪声流之下，并解决多径效应。必须将数据发送到公共站点进行分析并确定发射机的位置。

• 到达功率差

到达功率差（PDOA，Frequency difference of arrival）还使用三个接收机上的差分信号来定位发送器。PDOA不用时间上的差异，而是依靠同步单元上信号功率之间的差异（见图6）。因为可以使用路径损耗模型预测传播，所以可以确定距离。但是，这些路径损耗的统计模型可能很复杂，并且会因环境而异。

PDOA在功率差异更可测量的近距离环境中很有用。在长距离上，功率变化很小，可能不足以准确确定位置。PDOA易于设置，并且避免了其他技术的一些困难。

• 到达频率差

到达频率差（FDOA，Frequency difference of arrival）取决于天线远离或移向信号源时发生的频率多普勒频移。至少两个接收机之间的差分多普勒频移可用于定义位置线。频谱分析仪可以放在车辆上进行这种类型的分析。

FDOA可以与TDOA结合使用，以进一步提高准确性。它要求分析仪具有足够的网络连接能力和便携性，以便于部署在车辆或应用于其他移动部署中。与TDOA和PDOA相比，FDOA仅需要两个接收机即可发挥作用。

• 到达角度

到达角（AOA）使用天线阵列上的幅度变化来计算信号的位置。通过查找位置线的交点，仅使用两个阵列即可进行地理定位。AOA易于部署，并且可以跨信号类型和差异很好地工作。

AOA不需要将接收机进行同步，但是在多路径环境中或将接收机和发送机放置在一条直线上时会遇到困难。单个接收机可以使用相同的技术进行测向。

• 确定感兴趣信号的位置

具有内置GPS功能的网络化频谱分析仪使用户能够确定发射机的位置。无论用户是在寻找干扰、确定对方发射机的位置以进行态势感知、探测和定位恶意监听设备，还是维护公共安全，都必须知道测量的时间和位置。

结论-为现今复杂的频谱监测赋能

SDR技术正在重新定义频谱分析设备，并改变了频谱监测用户的游戏规则。与传统的基于硬件的设备相比，软件定义的频谱分析平台轻便，轻便，并且具有更高的性价比。结合专用网络功能，这使得它们易于在各种部署方案中使用，以进行就地，远程和移动频谱分析。嵌入式GNSS技术使使用这些联网单元进行地理定位和测向应用程序来定位感兴趣的信号源成为可能。虹科软件定义的频谱分析仪非常适合当今的监测应用。随着频谱监测的越来越趋于分布式，越来越分散化，复杂化和多样化，那么便携式，灵活且经济高效的频谱分析设备将使用户能够进行更深入的分析。