[发明专利]一种自动化多通道多频率场强测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种自动化多通道多频率场强测量装置及测量方法，装置包括多个接收天线以及分别与接收天线相连的模拟信号处理单元，距离测量模块、数字信号处理单元和上位机；所有模拟信号处理单元与距离测量模块均接入数字信号处理单元，数字信号处理单元与上位机相连。本发明设计有多个接收通道，并可自由配置模拟信号处理单元中的本振源，实现地面基站不同发射通道、不同发射频率的接收，适配车地通信系统所采用的MIMO制式，能够在距离触发模式与时间触发模式下自由切换，实现轨道线路的高效测量。

技术领域

本发明属于轨道交通测量技术领域，主要针对磁悬浮轨道交通车地通信系统场强测量问题，特别涉及一种自动化多通道多频率场强测量装置及测量方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，无线通信技术应用在生活的方方面面，为了保证通信的可靠性，我们需要用一些指标来量化信号的质量以确认无线通信的安全性与可靠性。场强是其中最重要的指标之一，它所度量的是天线在空间某点处感应电信号的大小，以表征该点的电场强度，一定程度上可以反映信号的质量。

场强测量的基本方法是通过天线接收空间中的信号，然后将信号进行一系列的处理后转换为电信号，以各种指标呈现给用户。

目前，常见商用场强仪主要的测量方式为静态定点测量，主要应用领域为公共安全规定所限制的电磁场测量、界定电磁安全区域、测量和监测广播、雷达等设备周边的场强等，针对这些场景主要采用手持式的方式，测量某一固定位置处的场强。

但是随着无线通信技术快速发展，无线通信技术在各种场景中开展应用，很多场景使用手持式场强仪测量已经不符合需求了。例如在600Km/h高速磁浮轨道交通系统中，鉴于速度高达600Km/h，人力操控列车是一件不现实的事情，中央控制中心需要通过车地无线通信系统来实时监控列车状态，调整列车速度与姿态。要做到这一点则需要列车在整条轨道上具有良好的通信质量。在设计中，磁悬浮列车的车地通信系统本身是可以测量场强的，但是在未确认整条轨道已经覆盖信号的情况下列车不能够运行。这就产生了矛盾，列车可以监测场强信号，但是在不能确认信号覆盖的情况下列车不可以运行，故需要一套装置在列车运行之前对轨道的场强进行测量，以确认复杂环境产生的多径问题的影响以及天线主瓣是否覆盖轨道，确认列车在轨道的任何位置都可以正常实现车地通信。

测试高速磁浮车地通信系统的信号质量主要面临两个问题：场强与轨道位置关联问题；多通道多频率场强高效测量问题。

目前，场强与轨道位置关联问题一般有两种处理方法：

(1)在商用场强仪上增加GPS模块，实现自动化测量，但是GPS定位无法满足高精度的要求。

(2)定点采样测量，在轨道上每隔一段距离测量该位置场强，将这些位置的数据记录下来，这种测量方式效率极差，尤其当轨道的距离较长时，所需的时间和人力成本极高。

对于多通道多频率场强高效测量问题，目前场强测试一般都是采用单天线测量，不能实现多通道多频率同时测量。如图1所示高速磁浮车地通信系统为保证通信可靠性，采用了MIMO制式，利用多通道多频率收发来解决复杂环境下信号的快速衰落问题，若采用传统的单频率单通道场强测试方式进行多次切换测试，所需时间和人力成本将进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计有多个接收通道，可自由配置模拟信号处理单元中的本振源，实现地面基站不同发射通道、不同发射频率的接收，适配车地通信系统所采用的MIMO制式，在距离触发模式与时间触发模式下自由切换，能够实现轨道线路的高效测量的自动化多通道多频率场强测量装置，并提供一种场强测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种自动化多通道多频率场强测量装置，包括多个接收天线以及分别与接收天线相连的模拟信号处理单元，距离测量模块、数字信号处理单元和上位机；所有模拟信号处理单元与距离测量模块均接入数字信号处理单元，数字信号处理单元与上位机相连。