用户故事

YarCom改进了国防部的无线电接收

挑战

识别和清除军用通信系统的噪声和干扰

解决方案

使用MATLAB和相关工具箱设计一个自动化的数据收集、分析和报警系统

结果

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

“过去我们要花几周时间来确定干扰源。有了MATLAB,我们现在可以在几小时内识别并解决噪声和干扰问题。”

格斯·洛特博士,YarCom公司
洛特的阴谋。

指挥官和前线部队之间不受干扰的无线电通信是战场上取得胜利的关键。通信工程师努力消除噪声和其他干扰,以免妨碍军事人员建立必要的指挥和控制。

YarCom公司是一家专业的工程服务公司,在射频(RF)工程方面拥有专业知识。该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公司的首席工程师Gus Lott博士解释说:“当受害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需要改进数据收集和分析方法。它的手工方法需要5到8名工程师和技术人员用两周时间访问多个现场,带着20个大箱子的设备。

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,以最小的代码重写来提供快速的脚本开发和测试。

YarCom试图开发一种与多家制造商的硬件设备协同工作的系统,以远程监测受害无线电接收器的状况,并向工程师发出通信变化的警报。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。

为了控制远处的仪器,有必要将串口连接到远处的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。要找到最清晰的接收信号,需要在多个天线之间切换,插入滤波和放大,同时覆盖频段。

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。这使一个小型专家小组只有在发现问题时才返回受害的接收地点。

Lott博士说:“MATLAB让我们完成了7到10年前可以完成的300%的工作。”“现在,我们用两到三个人在现场安装设备,花几天时间在现场安装,只有在3到5个设备箱检测到问题时才返回现场。”

YarCom工程师首次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者接收机的中频和AF频谱中的信号进行采样,并使用仪器控制工具箱对整个射频频谱进行采样。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射频、中频和对焦。”

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定制脚本,以观察瞬态噪声和干扰。使用脚本和分析仪使他们能够以最快的仪器内部数值格式每秒获得超过25个1024点的观测,这将GPIB (IEEE-488)总线上的数据传输时间最小化。

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™和信号处理工具箱™来分析收集的数据并识别干扰。“地图工具箱”帮助他们将报告的结果置于地理环境中,并定位干扰源。

YarCom通过开发一种新的方法来量化任务成功的临界概率度量,实现了项目的额外好处。“洛特图”在MATLAB中作为三维图像实现,表示预期信号值与实测噪声统计值比较的概率密度函数。

作为综合工程概念公司的分包商,YarCom公司通过国防部的信号噪声增强计划(SNEP)继续其工作。

结果

  • 数据自动化时间从几年减少到几个月.以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。YarCom使用MATLAB,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团队现在可以随意留下设备来收集关键数据。“这很了不起,”洛特博士说。“因为我们可以如此迅速地收集如此多的数据,我们能够处理短期的瞬态分析和多季节的趋势分析。这让我们能够发现以前看不到的缓慢发展的趋势。我们为客户提供的是任务决策的具体数据,而不是猜测和猜测。”

  • 部署成本减少了数千美元.洛特博士说:“现在我们只需要带一个仪器,一个gpib控制的开关和过滤器,以及一台装有MathWorks软件的笔记本电脑进入现场。仅这一点就为我们每次部署节省了数千美元。”

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