本發(fā)明屬于短波通信監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于收信功能完備性的短波收信智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在短波通信的使用中，由于發(fā)信設(shè)備的輸出功率高，功耗大，出現(xiàn)故障和異常的可能性較大，因此用戶通常對(duì)發(fā)信設(shè)備會(huì)比較重視，經(jīng)常性的進(jìn)行檢修保養(yǎng)和性能檢測(cè)；而收信設(shè)備由于功耗低，工作狀態(tài)和穩(wěn)定性比發(fā)信設(shè)備要好很多，從而導(dǎo)致了對(duì)其日常檢測(cè)和維護(hù)的不夠重視，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，收信設(shè)備不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些性能下降或功能完備性欠缺的問(wèn)題，這些同樣也需要用戶能夠?qū)ζ涔δ軤顟B(tài)和性能特性有一個(gè)及時(shí)和準(zhǔn)確的掌握。長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)收信系統(tǒng)一直缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段，對(duì)天饋線和收信機(jī)等的性能指標(biāo)(如天線駐波比、天饋線衰減損耗和收信機(jī)接收靈敏度等)無(wú)法快速準(zhǔn)確的獲取，難以對(duì)設(shè)備的收信效果實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)估和預(yù)警。接收靈敏度和頻率準(zhǔn)確度是收信機(jī)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，前者是衡量收信機(jī)對(duì)微弱信號(hào)捕捉能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其性能的好壞將直接影響到通信的有效距離；后者直接影響到收信機(jī)能否正確接收信號(hào)和有效恢復(fù)出有用信息。通常對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，都是對(duì)一個(gè)獨(dú)立的收信機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，具體測(cè)量方式如圖1所示：當(dāng)需要測(cè)量收信機(jī)的接收靈敏度時(shí)，在測(cè)試的過(guò)程中主要通過(guò)不斷調(diào)整低射頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)幅度，使得收信機(jī)保持額定的音頻電壓輸出，同時(shí)收信機(jī)的輸出音頻信噪比隨之降低，并最終達(dá)到規(guī)定的信噪比，在這種情況下收信機(jī)輸入端所需的最小射頻信號(hào)電壓值即為收信機(jī)的靈敏度。當(dāng)需要測(cè)量收信機(jī)的頻率準(zhǔn)確度時(shí)，使得收信機(jī)工作在單邊帶方式下，射頻信號(hào)發(fā)生器送出標(biāo)準(zhǔn)頻率的信號(hào)給收信機(jī)的輸入端口，由音頻信號(hào)分析儀直接測(cè)量收信機(jī)的輸出音頻頻率，通過(guò)計(jì)算可獲取收信機(jī)當(dāng)前工作頻率下的頻率準(zhǔn)確度。這些是通常情況下對(duì)收信機(jī)接收靈敏度和頻率準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，主要用到的測(cè)量?jī)x器是射頻信號(hào)發(fā)生器和音頻信號(hào)分析儀，設(shè)備連接和測(cè)試操作步驟都比較簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。但這些方法都是建立在將收信機(jī)脫離系統(tǒng)單機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)上，在日常的工作使用中，如果想實(shí)現(xiàn)定期對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和獲取，就需要對(duì)這些方法進(jìn)行一定的優(yōu)化和改進(jìn)。在進(jìn)行短波收信時(shí)，最理想的情況是將天線感應(yīng)到的射頻信號(hào)無(wú)差損的通過(guò)饋線傳送到收信機(jī)，但在實(shí)際中是不可能的，因?yàn)樘祓伨€之間在收信機(jī)的工作頻段內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)阻抗的完全匹配。射頻傳輸線路中的阻抗不匹配就會(huì)產(chǎn)生駐波，衡量阻抗匹配特性的一個(gè)重要指標(biāo)就是駐波比。駐波比全稱為電壓駐波比。它是射頻技術(shù)中最常用的一個(gè)參數(shù)或數(shù)值，用來(lái)衡量射頻部件之間的匹配是否良好。通?？刹捎锰祓伨€測(cè)試儀來(lái)對(duì)天饋系統(tǒng)的駐波比進(jìn)行測(cè)試，如圖2所示。在收信機(jī)的天饋系統(tǒng)中，會(huì)造成阻抗不匹配的地方主要有兩個(gè)，一是收信天線與傳輸饋線的接口處，二是傳輸饋線與收信機(jī)的接口處。在野外需要對(duì)收信天線駐波比進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要采用便攜手持式測(cè)試儀，將儀器直接連接在收信天線的根部，通常使用的是標(biāo)量駐波比檢測(cè)方法，直接對(duì)檢測(cè)點(diǎn)的反射信號(hào)進(jìn)行模擬采樣，計(jì)算出待測(cè)點(diǎn)的入射能量和反射能量之比，從而得到對(duì)應(yīng)的駐波比。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作方便簡(jiǎn)單，但還是要依靠操作人員來(lái)實(shí)現(xiàn)，每次測(cè)量都需要人工進(jìn)行端口切換和測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)性。傳輸饋線是指連接在收信天線與收信機(jī)之間的射頻線纜，在短波通信系統(tǒng)中通常使用特性阻抗為50ω的同軸電纜作為饋線。收信天線上感應(yīng)到的空間電磁波信號(hào)本來(lái)就很微弱，為了將這些微弱信號(hào)盡可能完整的送到收信機(jī)中，就需要饋線上的傳輸損耗盡可能的小。饋線傳輸損耗的大小與射頻線纜的直徑和長(zhǎng)度有關(guān)，通常在傳輸相同頻率的射頻信號(hào)時(shí)，饋線直徑越大，傳輸損耗越小；饋線的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，傳輸損耗越大，因此初期在對(duì)天饋線的長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往都是考慮到了損耗的最大范圍，饋線的型號(hào)與長(zhǎng)度是能夠滿足設(shè)計(jì)要求的。但在后期的日常使用與維護(hù)的過(guò)程中，往往會(huì)由于長(zhǎng)期的使用磨損或是饋線與射頻接插件焊接工藝的不達(dá)標(biāo)造成接觸不良等因素，引起天饋線的損耗偏大，超出設(shè)計(jì)與需求范圍。這樣就會(huì)使得天線上感應(yīng)到的電磁信號(hào)在饋線的傳輸中受到較大的衰減影響，從而到達(dá)收信機(jī)時(shí)，無(wú)法滿足收信靈敏度的需求而對(duì)收信效果造成惡劣影響。對(duì)饋線的衰減損耗同樣可以用天饋線測(cè)試儀來(lái)進(jìn)行測(cè)試，將圖2中的天線去掉，即可測(cè)得衰減損耗，這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)與駐波比的測(cè)試方法類似。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種為實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜短波收信設(shè)備功能完備性的實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握收信系統(tǒng)的真實(shí)工作狀態(tài)，研究設(shè)計(jì)了一種新型的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要針對(duì)收信機(jī)的接收靈敏度和頻率準(zhǔn)確度指標(biāo)、天饋系統(tǒng)駐波比以及饋線衰減損耗等特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)方法進(jìn)行了分析和改進(jìn)，提出了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的層次架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)了一種基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制的收信監(jiān)測(cè)終端和音頻監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)運(yùn)行機(jī)制做了詳細(xì)的描述。通過(guò)對(duì)收信系統(tǒng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的編碼與分類，采用改進(jìn)多分類bp-adaboost模型對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的智能分析和可能故障信息的智能判別，有效提升了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性，為相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)與手段的開發(fā)與研究提供了參考。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種基于收信功能完備性的短波收信智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括安裝在收信天線場(chǎng)外的監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)，所述收信天線連接收信監(jiān)測(cè)終端，收信機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)通過(guò)天線交換器與所述收信監(jiān)測(cè)終端連接；收信機(jī)音頻輸出端口安裝有音頻監(jiān)測(cè)終端，監(jiān)測(cè)服務(wù)器連接于所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)；所述音頻監(jiān)測(cè)終端與所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸于所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器，收信機(jī)工作參數(shù)獲取分系統(tǒng)從所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算分析；所述收信監(jiān)測(cè)終端包括射頻切換開關(guān)，通過(guò)若干定向耦合器與射頻信號(hào)源及駐波測(cè)試模塊，所述收信監(jiān)測(cè)終端包含的第一主控模塊對(duì)所述射頻信號(hào)源、駐波測(cè)試模塊及接口模塊執(zhí)行控制；所述射頻切換開關(guān)切換至所述駐波測(cè)試模塊工作時(shí)，所述收信監(jiān)測(cè)終端執(zhí)行掃頻測(cè)量，獲得反射系數(shù)和駐波比；所述射頻切換開關(guān)切換至所述射頻信號(hào)源工作時(shí)，所述射頻信號(hào)源產(chǎn)生射頻信號(hào)饋入所述收信機(jī)，用于檢測(cè)所述收信機(jī)的收信功能；所述音頻監(jiān)測(cè)終端包括有第二主控模塊、接口模塊和測(cè)試模塊，所述測(cè)試模塊包括與fpga相連的溫補(bǔ)晶振，并且與所述fpga相連的模數(shù)變換器，并且依次與所述模數(shù)變換器相連的低通濾波器及控制所述測(cè)試音頻接入的模擬開關(guān)，所述第二主控模塊控制所述fpga與所述模塊開關(guān)，并通過(guò)所述接口模塊將測(cè)試數(shù)據(jù)送入所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)服務(wù)器，所述音頻監(jiān)測(cè)終端工作時(shí)，檢測(cè)所述收信機(jī)音頻輸出信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述射頻信號(hào)源的輸出幅度使得所述收信機(jī)的輸出音頻信噪比達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。進(jìn)一步地，所述收信監(jiān)測(cè)終端產(chǎn)生3-30mhz的標(biāo)準(zhǔn)射頻信號(hào)。進(jìn)一步地，所述收信監(jiān)測(cè)終端具有3入3出共6個(gè)射頻端口，3個(gè)輸入端口分別連接一副所述收信天線，3個(gè)輸出端口連接至所述天線交換器。進(jìn)一步地，所述收信監(jiān)測(cè)終端及所述音頻監(jiān)測(cè)終端還包括有供電模塊。進(jìn)一步地，所述收信機(jī)工作參數(shù)獲取分系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集與獲取層、管理與計(jì)算處理層以及應(yīng)用層；所述數(shù)據(jù)采集與獲取層依據(jù)設(shè)置的射頻與音頻信號(hào)采集單元執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)；管理與計(jì)算處理層主要完成對(duì)所述數(shù)據(jù)采集與獲取層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的計(jì)算處理、建模分析與管理；應(yīng)用層根據(jù)任務(wù)需求執(zhí)行對(duì)各監(jiān)測(cè)鏈路的設(shè)備控制與任務(wù)管理的用戶交互以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與處理結(jié)果的顯示?？傮w而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：本發(fā)明綜合運(yùn)用了射頻傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制技術(shù)與人工智能相結(jié)合的方式，構(gòu)建了一種基于收信設(shè)備功能完備性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型。附圖說(shuō)明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的接收靈敏度與頻率準(zhǔn)確度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)連接圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的天饋系統(tǒng)駐波比測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)連接圖；圖3為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的短波收信智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體組成框圖；圖4為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的短波收信智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件層的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖；圖5為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的收信監(jiān)測(cè)終端模塊組成框圖；圖6為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的音頻監(jiān)測(cè)終端模塊原理組成框圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。針對(duì)通常的短波收信系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)檢測(cè)方法中的一些不便因素，如圖3所示，改進(jìn)后的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括了監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)、收信監(jiān)測(cè)終端、音頻監(jiān)測(cè)終端、標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)、監(jiān)測(cè)服務(wù)器以及收信機(jī)工作參數(shù)獲取分系統(tǒng)等設(shè)備。監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)安裝在收信天線場(chǎng)外，根據(jù)監(jiān)測(cè)需要通過(guò)小型發(fā)射天線輻射標(biāo)準(zhǔn)的射頻信號(hào)。收信監(jiān)測(cè)終端安裝在收信天線與天線交換器之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)天線和饋線的駐波比、阻抗匹配等關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集。收信監(jiān)測(cè)終端具有3個(gè)輸入和輸出射頻端口，3個(gè)輸入端口分別連接一副收信天線，3個(gè)輸出端口連接至天線交換器。音頻監(jiān)測(cè)終端安裝在收信機(jī)音頻輸出端口，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)收信機(jī)的輸出音頻信納比和頻率等的監(jiān)測(cè)采集。標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)安裝在天線交換器附近，實(shí)現(xiàn)對(duì)從天饋線系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的射頻信號(hào)特性的分析與處理。監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過(guò)對(duì)外分系統(tǒng)的專用接口獲取收信機(jī)正常工作時(shí)的具體頻率和通信方式等參數(shù)，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與各監(jiān)測(cè)設(shè)備相連接，將所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算處理和建模分析，其中，音頻監(jiān)測(cè)終端和標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)的數(shù)據(jù)都送往監(jiān)測(cè)服務(wù)器，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)收信機(jī)工作參數(shù)獲取分系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建的計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)對(duì)收信系統(tǒng)狀態(tài)的智能分析和故障診斷。在不實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)，收信機(jī)正常與收信天線相連接，執(zhí)行接收任務(wù)。在需要實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)，可分為以下兩種模式進(jìn)行：1)定期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可根據(jù)需要設(shè)置監(jiān)測(cè)周期，每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，由收信監(jiān)測(cè)終端內(nèi)的主控單元控制射頻切換開關(guān)將收信機(jī)與監(jiān)測(cè)模塊相連，監(jiān)測(cè)模塊產(chǎn)生3-30mhz的標(biāo)準(zhǔn)射頻信號(hào)通過(guò)射頻線纜送給收信機(jī)，從音頻監(jiān)測(cè)終端獲取收信機(jī)音頻輸出信號(hào)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)射頻信號(hào)的輸出幅度使得收信機(jī)的輸出音頻信噪比降低，并最終達(dá)到規(guī)定的信噪比，從而得到收信機(jī)的接收靈敏度指標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)接收機(jī)可直接監(jiān)測(cè)送到監(jiān)測(cè)接收機(jī)射頻端口上的信號(hào)強(qiáng)度，從而獲取饋線線路上的射頻損耗情況。監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)比歷史記錄和預(yù)警門限，發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，即可進(jìn)行報(bào)警。2)遙控監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)光纖與機(jī)房?jī)?nèi)的服務(wù)器相連接，可人工根據(jù)需要遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測(cè)模塊對(duì)收信系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各組成部分功能與業(yè)務(wù)的不同以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取與處理的流程，可以將系統(tǒng)劃分為3層結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)采集與獲取層、管理與計(jì)算處理層和應(yīng)用層，如圖4所示。數(shù)據(jù)采集與獲取層是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)受管理與計(jì)算處理層的控制并實(shí)時(shí)的向該層提供各種采集數(shù)據(jù)。在管理與數(shù)據(jù)處理層完成采集數(shù)據(jù)的建模分析與計(jì)算處理，并將結(jié)果交互給應(yīng)用層。應(yīng)用層直接面向用戶，將監(jiān)測(cè)的態(tài)勢(shì)完整呈現(xiàn)給用戶并接受用戶的管理與控制。數(shù)據(jù)采集與獲取層主要包括分布在天饋線和收信機(jī)上的射頻與音頻信號(hào)采集單元，以及連接在收信控制系統(tǒng)上的工作信息獲取分系統(tǒng)用于獲取收信機(jī)工作參數(shù)與數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集與獲取層的設(shè)立，實(shí)現(xiàn)了管理與計(jì)算處理層與底層硬件的邏輯隔離，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的某一個(gè)數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)備發(fā)生改變時(shí)，只需更改數(shù)據(jù)采集與獲取層的相關(guān)軟件，對(duì)上層的運(yùn)行與處理不會(huì)造成影響。數(shù)據(jù)采集與獲取層與管理與計(jì)算處理層之間通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)采用tcp/ip協(xié)議進(jìn)行通信。通信的數(shù)據(jù)類型包括設(shè)備描述數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)以及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。管理與計(jì)算處理層通過(guò)向數(shù)據(jù)采集與獲取層發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)化的采集命令，來(lái)獲取數(shù)據(jù)采集與獲取層中各種類型的數(shù)據(jù)。管理與計(jì)算處理層主要完成對(duì)監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù)的計(jì)算處理、建模分析與管理。數(shù)據(jù)采集與獲取層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)的方式送到該層完成存儲(chǔ)和計(jì)算處理，實(shí)時(shí)的計(jì)算仿真可以對(duì)收信系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行判斷與分析，歷史數(shù)據(jù)的積累有助于對(duì)收信系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行建模預(yù)測(cè)。同時(shí)，該層還要完成對(duì)應(yīng)用層用戶指令的響應(yīng)，根據(jù)用戶的需求完成相應(yīng)的監(jiān)測(cè)任務(wù)和計(jì)算處理后的數(shù)據(jù)交互。應(yīng)用層主要根據(jù)不同的任務(wù)需求實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)測(cè)鏈路的設(shè)備控制與任務(wù)管理的用戶交互以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與處理結(jié)果的態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)。應(yīng)用層主要包括了單線路監(jiān)測(cè)應(yīng)用、系統(tǒng)整體監(jiān)測(cè)應(yīng)用和用戶交互呈現(xiàn)功能。單線路監(jiān)測(cè)應(yīng)用負(fù)責(zé)提供固定接收鏈路上監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，通過(guò)管理與計(jì)算處理層的交互接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制管理與數(shù)據(jù)信息的獲取。系統(tǒng)整體監(jiān)測(cè)應(yīng)用可提供全局范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)對(duì)象信息。按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的短波智能收信監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由射頻切換開關(guān)、若干定向耦合器、射頻信號(hào)源、駐波測(cè)試模塊、供電模塊、接口模塊以及主控模塊組成，組成框圖如圖5所示：在收信天線與收信機(jī)之間的收信監(jiān)測(cè)終端中包括射頻切換開關(guān)，默認(rèn)狀態(tài)是收信天線與收信機(jī)相連，射頻切換開關(guān)為低損耗無(wú)源部件，對(duì)收信機(jī)的正常接收不造成任何負(fù)面影響。天線駐波比測(cè)試時(shí)，監(jiān)測(cè)終端對(duì)各路天線進(jìn)行掃頻測(cè)量，得到反射系數(shù)和駐波比。監(jiān)測(cè)終端也可以對(duì)合路器端的三個(gè)射頻接口進(jìn)行掃頻測(cè)量，得到其駐波比特性。監(jiān)測(cè)終端作為信號(hào)源使用時(shí)，射頻信號(hào)通過(guò)射頻切換開關(guān)端口饋入，用以檢測(cè)收信機(jī)的收信功能。監(jiān)測(cè)終端與上位機(jī)采用tcp/ip方式進(jìn)行通信，所有測(cè)試功能受上位機(jī)控制。圖5是收信監(jiān)測(cè)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)計(jì)框圖。其中，供電模塊將220v交流電壓轉(zhuǎn)換為15v直流電壓供電。射頻切換開關(guān)可以同時(shí)對(duì)3路天線進(jìn)行切換控制，在需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)將天線或者饋線線路連接至定向耦合器其內(nèi)部為射頻交換電路，將射頻端口連接到駐波測(cè)試模塊。其中，主控模塊主要用于對(duì)射頻信號(hào)源的工作以及駐波測(cè)試模塊的駐波比測(cè)量的基本原理是在射頻通道上產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)頻信號(hào)，通過(guò)定向耦合器饋出到被測(cè)負(fù)載；然后利用定向耦合器耦合端輸出的前向信號(hào)和反向信號(hào)的電壓計(jì)算反射系數(shù)；最后利用反射系數(shù)計(jì)算電壓駐波比。所以，駐波比測(cè)量的步驟為：1)產(chǎn)生激勵(lì)；2)測(cè)量前向信號(hào)的電壓vf；3)測(cè)量反向信號(hào)的電壓vr；4)計(jì)算反射系數(shù)f；5)計(jì)算vswr。信號(hào)的電壓和反射系數(shù)都是有相位特性的，用復(fù)數(shù)表示。音頻監(jiān)測(cè)終端，如圖6所示，音頻監(jiān)測(cè)終端主要由主控模塊、接口模塊、供電模塊和測(cè)試模塊等組成。其中測(cè)試模塊主要采用了adc+fpga的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，用以完成音頻信號(hào)分析功能。收信機(jī)送出的測(cè)試音頻直接送至測(cè)試模塊的模擬開關(guān)中，經(jīng)600ω阻抗匹配后，送20khz低通濾波器，低通濾波器的0.1db帶寬為18khz，能有效濾除高頻信號(hào)，同時(shí)保證較好的帶內(nèi)平坦度。低通濾波后使用差分放大器ad8132，輸出正負(fù)兩路信號(hào)，差分放大器將單端信號(hào)(非平衡信號(hào))轉(zhuǎn)成差分信號(hào)(平衡信號(hào))送至adc進(jìn)行采樣，adc使用的是ads1271芯片完成對(duì)測(cè)試音頻的a/d采樣。ads1271利用差分信號(hào)在采樣時(shí)通過(guò)差值可以減小噪聲的影響。a/d采樣值送fpga進(jìn)行分析處理。信號(hào)處理模塊以高性能fpga芯片為處理平臺(tái)，采用數(shù)字信號(hào)處理算法，完成各項(xiàng)音頻指標(biāo)的測(cè)量。主控模塊負(fù)責(zé)完成對(duì)各單元模塊的整體控制以及采樣數(shù)據(jù)的傳輸，通過(guò)接口模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連。接口模塊提供了以太網(wǎng)接口和電力貓傳輸接口等多種方式供用戶靈活選擇。音頻監(jiān)測(cè)終端內(nèi)部還提供了自檢和校準(zhǔn)功能，通過(guò)溫補(bǔ)晶振為fpga提供標(biāo)準(zhǔn)參考頻率，當(dāng)需要進(jìn)行自檢或校準(zhǔn)功能時(shí)，由主控模塊產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)音頻測(cè)試信號(hào)送至模擬開關(guān)內(nèi)，在終端內(nèi)部形成測(cè)試閉環(huán)，再控制fpga對(duì)標(biāo)準(zhǔn)音頻測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而完成內(nèi)部自檢或校準(zhǔn)功能。按照本發(fā)明獲取的短波收信智能監(jiān)測(cè)模塊所采集的數(shù)據(jù)，主要包括有：收信天線駐波比x1、饋線駐波比x2、收信頻率準(zhǔn)確度x3、監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)工作時(shí)監(jiān)測(cè)接收機(jī)接收信號(hào)強(qiáng)度x4、監(jiān)測(cè)單元內(nèi)信號(hào)源輸出標(biāo)準(zhǔn)射頻信號(hào)時(shí)監(jiān)測(cè)接收機(jī)接收信號(hào)強(qiáng)度x5以及收信機(jī)音頻輸出信納比x6等，根據(jù)收信系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，可以將收信系統(tǒng)的具體工作狀態(tài)大致分為優(yōu)秀、良好和差三種情況。根據(jù)各監(jiān)測(cè)終端獲取的數(shù)據(jù)與收信系統(tǒng)狀態(tài)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為了有效提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能識(shí)別的準(zhǔn)確率和收斂速率，在傳統(tǒng)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多分類算法的基礎(chǔ)上，采用adaboost方法對(duì)多個(gè)弱分類器進(jìn)行了優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)了一種識(shí)別準(zhǔn)確率更高的多分類bp-adaboost算法。上述算法的作用是通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類判別，能夠正確的識(shí)別出短波收信系統(tǒng)的具體工作狀態(tài)情況。每次監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)每項(xiàng)特性指標(biāo)都會(huì)選擇10個(gè)典型頻率采集穩(wěn)態(tài)值，這樣就會(huì)獲取一組長(zhǎng)度為60的典型數(shù)據(jù)來(lái)描述收信系統(tǒng)的20種具體狀態(tài)，每一狀態(tài)各取100組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)成訓(xùn)練樣本，典型訓(xùn)練樣本如下表所示：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本輸出與收信系統(tǒng)狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表1所示：表1典型輸入、輸出樣本表2樣本輸出與收信系統(tǒng)狀態(tài)典型關(guān)系表樣本輸出狀態(tài)描述狀態(tài)分析1收信系統(tǒng)工作正常，狀態(tài)優(yōu)秀各監(jiān)測(cè)終端獲取的性能參數(shù)優(yōu)秀，系統(tǒng)整體狀態(tài)優(yōu)秀2收信系統(tǒng)工作正常，狀態(tài)良好x1良好，其他狀態(tài)參數(shù)秀，系統(tǒng)整體狀態(tài)良好8收信系統(tǒng)工作正常，狀態(tài)良好監(jiān)測(cè)終端獲取的所有狀態(tài)參數(shù)良好，系統(tǒng)整體狀態(tài)良好11收信系統(tǒng)工作不正常，狀態(tài)差x3采集數(shù)據(jù)差，其他狀態(tài)參數(shù)優(yōu)秀，系統(tǒng)整體狀態(tài)差15收信系統(tǒng)工作不正常，狀態(tài)差x1差，x4差，其他狀態(tài)良好，系統(tǒng)整體狀態(tài)差bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置為：最大訓(xùn)練次數(shù)取1000，學(xué)習(xí)率取0.1，訓(xùn)練目標(biāo)取0.0005；更新權(quán)值分布臨界點(diǎn)0取0.5，選擇10個(gè)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)弱預(yù)測(cè)器集成強(qiáng)預(yù)測(cè)器進(jìn)行預(yù)測(cè)。在利用上述算法進(jìn)行計(jì)算的一個(gè)實(shí)施例中，訓(xùn)練集樣本的分類準(zhǔn)確率為93.65％。短波收信系統(tǒng)由于系統(tǒng)組成復(fù)雜、設(shè)備分布廣、狀態(tài)參數(shù)特殊等問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)一直缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段，對(duì)天饋線和收信機(jī)等的性能指標(biāo)(如天線駐波比、天饋線衰減損耗和收信機(jī)接收靈敏度等)無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)收信的效果也不能有效準(zhǔn)確的進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明根據(jù)短波收信系統(tǒng)的特點(diǎn)，在盡可能不影響收信系統(tǒng)正常工作的前提下研究和設(shè)計(jì)了一套能夠?qū)ζ潢P(guān)鍵技術(shù)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，并采用基于改進(jìn)bp-adaboost算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模分析與狀態(tài)識(shí)別評(píng)估，有效提升了監(jiān)測(cè)設(shè)備的智能運(yùn)行效率與能力，降低了整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增強(qiáng)了狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能性、準(zhǔn)確性和可擴(kuò)展型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12