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YarCom为国防部改进无线电接收

挑战

识别和消除军用通信系统的噪声和干扰

解决方案

使用MATLAB和相关工具箱设计了一个自动数据采集、分析和报警系统

结果

  • 数据自动化时间从几年缩短到几个月
  • 自动收集关键现场数据
  • 部署成本减少了数千美元

“过去,我们要花数周时间才能确定干扰源。有了MATLAB,我们现在可以在几个小时内识别和解决噪声和干扰问题。”

Gus Lott博士,YarCom Inc.
洛特地块。

指挥官和前线部队之间不受干扰的无线电通信对于战场上的成功至关重要。通信工程师努力消除噪音和其他干扰,将妨碍军事人员建立必要的指挥和控制。

YarCom公司是一家具有射频工程专业知识的专业工程服务公司,为其国防部客户实施了识别和定位噪声干扰的新技术。YarCom的工程师使用MATLAB来量化噪声和干扰对美国先进军事通信链路的影响。

YarCom的首席工程师Gus Lott博士解释说:“当受害者的无线电接收器听不到目标信号时,任务就失败了。”“MathWorks工具帮助我们测量和识别干扰中的细微噪声或变化,因此我们可以在任务受到严重影响之前缓解问题。”

挑战

为了控制成本,YarCom需要改进其数据收集和分析方法。它的手工作业需要5到8名工程师和技术人员带着20个大箱子设备,在两周内访问多个现场。

为了使这个过程更有效,YarCom需要一个测量、仪器控制和计算环境,能够提供快速的脚本开发和测试,并以最小的代码重写进行作业定制。

YarCom试图开发一种系统,该系统与多家制造商的硬件设备一起工作,可以远程监控受害无线电接收机的状况,并在通信变化时向工程师发出警报。为此,他们需要控制射频仪器,进行数据采集和分析,并通过Web显示结果。

要在遥远的位置控制仪器,就必须将串口连接到远程位置的GPS接收器。这将使测量系统在部署到移动平台时能够同步和定位。定位最清晰的接收信号需要在多个天线之间切换,并在覆盖频段的同时插入滤波和放大。

解决方案

通过MathWorks工具,YarCom使用各种硬件设备持续监测和检测即时和长期噪声干扰。这使得一个小型专家小组只有在发现问题时才能返回受害者接收地点。

“MATLAB让我们完成了七到十年前可以完成的300%的工作,”洛特博士说。“现在,我们用两到三个人在一个现场安装仪器,花几天时间在现场安装,只有在检测到问题时,才会用三到五个设备箱返回现场。”

YarCom工程师首先在刺激-响应测试设置中使用仪器控制工具箱™和数据采集工具箱™。他们使用数据采集工具箱通过采集硬件对受害接收机的IF和AF频谱中的信号进行采样,并使用仪器控制工具箱对整个RF频谱进行采样。他们使用MATLAB串口命令控制刺激收发器。“结合MATLAB工具,我们可以从一个软件控制和分析平台测量RF、IF和AF。”

借助仪器控制工具箱,YarCom工程师快速为安捷伦ESA-E 440xB系列频谱分析仪编写了自定义脚本,以观察瞬态噪声和干扰。与分析仪一起使用脚本使他们能够以最快的仪器内部数字格式每秒获得超过25个1024点的观测数据,从而最大限度地减少了通过GPIB (IEEE-488)总线的数据传输时间。

接下来,Lott博士和他的团队使用通信工具箱™、统计和机器学习工具箱™以及信号处理工具箱™来分析收集到的数据并识别干扰。“映射工具箱”帮助他们将报告的结果置于地理环境中,并定位干扰源。

YarCom通过开发一种量化任务成功临界概率度量的新方法,实现了项目的另一个好处。在MATLAB中实现为3D图像,“洛特图”表示预期信号值与实测噪声统计值比较的概率密度函数。

作为集成工程概念公司的分包商,YarCom通过国防部的信噪增强计划(SNEP)继续其工作。

结果

  • 数据自动化时间从几年缩短到几个月.之前的国防部承包商工作了十多年,只实现了应用程序的一小部分自动化。使用MATLAB, YarCom在不到9个月的时间内自动化了测量功能和大部分分析。

  • 自动收集关键现场数据.YarCom团队现在可以随意放下设备来收集关键数据。“这很了不起,”洛特博士说。“因为我们可以如此快速地收集如此多的数据,我们能够处理短期瞬态分析以及多季节趋势分析。这让我们发现了我们以前看不到的缓慢发展的趋势。我们正在为我们的客户提供任务决策的确切数字,而不是猜测和猜测。”

  • 部署成本减少了数千美元.Lott博士说:“现在我们只需要带一个仪器,一个gpib控制的开关和滤波器,以及一个带有MathWorks软件的笔记本电脑进入现场。仅这一项就为我们每次部署节省了数千美元。”