CN102710342A - 分布式考点无线电作弊反制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式考点无线电作弊反制系统，其包括：至少一个考点无线电作弊反制中心控制器，用于对考点内40MHz～1000MHz频段内的所有无线电信号进行侦测，截获无线电作弊信号，对其进行解调解码及内容鉴别，提取信号特征参数并传送给下述的干扰阻断器，对截获到的作弊信息存储取证，通过网络上报，其包括：侦测模块、通讯接口、用户界面；至少一个考点无线电作弊信号干扰阻断器，用于接收上述中心控制器发送的作弊信号特征参数，根据该参数形成最佳干扰样式和策略，产生并释放无线电干扰信号，其包括：干扰产生模块、通讯接口，状态管理模块。

Description

分布式考点无线电作弊反制系统

【技术领域】

本发明涉及考场安全与电子防卫领域，特别是考场无线电作弊反制系统

【背景技术】

国家教育考试的公平公正，关系到考生和人民群众的根本利益，考试的安全关系到社会的稳定，特别是高考是我国选拔人才的重要方式，关系到我国人才资源战略，涉及到人的一生和千家万户的切身利益。近年来，随着信息技术的发展，考试作弊的手段发生巨大变化，以前考试舞弊主要是夹带、偷看、手机传送答案发展到现在利用手表、橡皮式扫描器等多种多样微型扫描设备、以及无线隐形耳机，专用无线接收器等无线电传输接收设备进行作弊活动，作弊事件的数量激增，方式方法呈现出专业化、集团化态势，且有泛滥蔓延之势，严重危害了国家教育考试安全和社会的公平，影响了国家人才的正常选拔，损害了国家教育考试的公平性和严肃性。

尽管市场上已经出现了一些反制无线电作弊的产品，但它们都存在比较明显的缺陷，金属探测器只能对作弊设备实施静态检测，无法截获无线电作弊信号，并对其进行干扰阻断；“作弊克”、“监考大师”和“考场狗”仅能检测无线耳机信号，故作用范围非常有限，且无法截获基于字符的数字无线电作弊信号；手机干扰器仅对手机频段的信号有效，无法做到全频段覆盖；无线电管理部门配备俄无线电监测设备大多体积庞大，价格昂贵，只能对极个别的点进行监测，无法实现大规模部署和应用。

为了维护国有教育部门的形象和权威性，加强考场纪律的监管力度，杜绝作弊事件的发生，急需要提供一种性能优异、成本较低、适合于大范围部署的考场无线电作弊反制系统解决方案。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种分布式考场无线电作弊反制系统。该系统由一个考场无线电作弊反制中心控制器和至少一个考场无线电作弊信号干扰阻断器组成。两种设备由通讯接口相连接，协同工作。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种分布式考场无线电作弊反制系统，其包括：

至少一个考场无线电作弊信号干扰阻断器，安装在考场的合适位置，与考场无线电作弊反制中心控制器配合使用，接收干扰指令和信号特征信息，产生并释放无线电干扰阻断信号，对作用威力范围内的无线电作弊信号实施干扰阻断，同时向中心控制器发送管理及状态信息。

一个考场无线电作弊反制中心控制器，安装在考场的合适位置，对40MHz～1000MHz频段内的所有无线电信号实施侦测，截获所在区域内无线电作弊信号，提取其关键参数，并对其内容进行存储、多媒体显示和联网上报；对考场无线电作弊信号干扰阻断器实施远程管理，向其发送干扰行动指令。为其提供关键技术参数，引导其完成对无线电作弊信号的干扰阻断，同时接收干扰阻断器发送的管理及状态信息。

特别的：

所述考场无线电作弊反制中心控制器包括：

通讯接口，用于向前述考点无线电作弊信号干扰阻断器发送无线电作弊信号特征参数和控制指令，并接收干扰阻断器发送的管理及状态信息。

侦测模块，用于进行全频段电磁频谱侦测，捕获无线电作弊信号，对其进行分析、提取特征。

用户界面，用于以多媒体的方式(声音、图形、文字)向用户呈现全频段信号侦测的结果(时域、频域曲线)和无线电作弊信号的内容(图像、语音、字符)，接收用户的管理指令，通过网络传递和上报无线电作弊信号的特征信息和内容。

所述考场无线电作弊信号干扰阻断器包括：

通讯接口，用于接收前述考点无线电作弊反制中心控制器发送的无线电作弊信号特征参数和控制指令，并向中心控制器发送管理及状态信息。

干扰模块：用于产生及施放针对无线电作弊信号特征的最优干扰。

状态管理模块，用于监控干扰阻断器的工作状态，通过通讯接口向中心控制器上报状态信息，同时接收中心控制器发送的管理指令，

进一步地，对于所述的分布式考场无线电作弊反制系统，其通讯接口包括有线以太网络(Ethernet)接口，无线以太网络(Ethernet)接口(含WLAN，Wifi和3G网络)、串行通讯接口(RS-232/RS-485)、各类现场总线接口(LonWorks，CAN，DeviceNet，PROFIBUS等)以及蓝牙(Bluetooth)接口。

进一步地，对于所述的分布式考场无线电作弊反制系统，正常状态下采用“事件驱动”工作方式，即即无线电作弊信号出现时，中心控制器将其捕获，提取其特征信息，并向干扰阻断器发出指令；干扰阻断器接收到指令后，在特征信息的引导下，有针对性地对无线电作弊信号实施干扰阻断。出现异常时(如通讯链路中断、中心控制器出现故障等)，则干扰阻断器能够转入“自主”工作方式，无需中心控制器的指令与引导，独立对重点频段进行功率覆盖。

进一步地，所述考场无线电作弊反制中心控制器，侦测频率范围为40MHz～1000MHz，覆盖了目前所知所有的无线电作弊信号。未来如有需要，该频率范围可以做出相应调整，或者扩展或者缩减。单纯的频率范围变化应包含在本发明的保护范围内。

进一步地，所述考场无线电作弊信号干扰阻断器有多个射频发射单元，能够同时对处在不同频段的多个作弊信号源实施干扰。

本发明的优点在于：

系统采用分布式架构，减少了成本高昂的具备侦测能力的中心控制器的数量，同时缩减每一个干扰阻断器的威力作用范围，降低了发射功率和单位成本，达成了干扰阻断效果与系统部署成本之间的最佳折衷。

系统运行采用“侦测-阻断”的总体策略，并不盲目地释放干扰，而是有的放矢，目标明确。和传统的扫频式干扰相比，就好像“机枪扫射”和“狙击点射”的区别，显然在功率、覆盖频带宽地等资源受限的前提下，“侦测-阻断”策略可以大幅度提高干扰阻断效果。

“侦测-阻断”策略降低了按时间平均的辐射强度，而分布式架构带来的发射功率缩减降低了按功率平均的辐射强度。这一方面符合无线电管理部门的相关规定和要求，另一方面最大限度地照顾了参加考试人员的身体健康，符合目前国际上流行的“低碳”和“绿色”设计理念，节能环保。

此外，本系统还具有作弊内容存储、作弊内容多媒体呈现以及作弊内容联网上报等功能，方便用户进行系统管理。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例和附图。

图1，其示出了本发明分布式考场无线电作弊反制中心控制器的结构原理图。

图2，其示出了本发明分布式考场无线电作弊信号干扰阻断器的结构原理图。

图3，其示出了本发明分布式考场无线电作弊反制系统的结构关系图。

图4，其示出了本发明分布式考场无线电作弊反制系统实现作弊反制功能的工作流程图。

图5，其示出了本发明采用有线通讯接口的分布式考场无线电作弊反制系统的具体实施图。

图6，其示出了本发明采用无线通讯接口的分布式考场无线电作弊反制系统的具体实施图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。很显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明本质和精神的情况下所获得的其他实施例，都属于本发明公开和保护的范围。

在该说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”可能并非指的同一个实施例，也不是与其他实施例相互排斥的、相互独立的或选择的实施例。此外，在流程图或者图示模块的顺序，或者用来描述本发明的一个或多个实施例的序号并非固定地指代任何特定的顺序，也不构成对本发明的限制。

请参照图1，显示出了本发明一种分布式无线电作弊反制中心控制器的结构原理图。

其中本发明分布式无线电作弊反制中心控制器100包括：侦测模块110，用于进行全频段电磁频谱侦测，捕获无线电作弊信号，对其进行分析、提取特征。通讯接口120，用于向考点无线电作弊信号干扰阻断器发送无线电作弊信号特征参数和控制指令，并接收干扰阻断器发送的管理及状态信息。用户界面130，用于以多媒体的方式(声音、图形、文字)向用户呈现全频段信号侦测的结果(时域、频域曲线)和无线电作弊信号的内容(图像、语音、字符)，接收用户的管理指令，通过网络进行无线电作弊信号的存储和联网上报。

其中侦测模块110，包括以射频组件为核心的模拟前端电路和以可编程器件为核心的数字电路，以及相应的软件与配置参数。其中的无线信号侦测能够由程序设定自动完成，也可以通过用户手动控制完成。。

其中通讯接口120，涉及到的通讯介质包括普通电话线，LAN(例如Ethernet)或者WAN接口(例如T1、T3、56K、X.25)，宽带连接(ISDN、帧中继、ATM)，串行通讯接口(RS-232/RS-485)、各类现场总线接口(LonWorks，CAN，DeviceNet，PROFIBUS等)和各类无线连接(WLAN、Wifi、3G或者Bluetooth)。中心控制器与干扰阻断器利用通讯接口120进行信息交互。当中心控制器对多个干扰阻断器实施控制时，一般情况下需构建网络，通讯接口担负网络接口的功能。并使用被广泛接受的网络协议，典型(但不限于)如TCP/IP，来提高网络运行效率。

其中用户界面130包括以通用CPU为核心的，具有网络接口、串行总线接口(USB)的嵌入式计算机，音频和显示设备组成的硬件单元，以及配套的软件。配套软件为用户提供图形化的操作界面，用图表、曲线等方式呈现作弊信号的特征信息，并用音频播放和字符显示等方式呈现作弊信号的内容。另一方面，用户可以使用菜单、对话框等方式方便快捷地输入管理指令，实现对分布式无线电作弊反制系统的管理。

在某些实施例中，如果硬件处理能力能够满足需要，，用户界面130和侦测模块110可以共享部分硬件资源。

请参考图2，其中示出了本发明一种分布式考场无线电作弊信号干扰阻断器的结构原理图。

本发明一种分布式考场无线电作弊信号干扰阻断器200包括：干扰模块210，用于产生及施放针对无线电作弊信号特征的最优干扰。；通讯接口220，用于接收前述考点无线电作弊反制中心控制器发送的无线电作弊信号特征参数和控制指令，并向中心控制器发送管理及状态信息；状态管理模块230，用于监控干扰阻断器的工作状态，通过通讯接口向中心控制器上报状态信息，同时接收中心控制器发送的管理指令；

其中干扰模块210包括以射频组件为核心的模拟前端电路和以可编程器件为核心的数字电路，以及相应的软件与配置参数。该模块既能够在作弊信号特征信息引导下，以“事件驱动”的方式工作，也可以在独立于特征信息的情况下，以“自主”方式工作。

其中干扰模块210包括多个射频发射单元。每个单元的工作状态独立，具备同时发射的能力，可以对多个作弊信号源实施干扰。根据具体的应用环境和硬件成本，干扰模块210可以有两种单元划分方式：每个单元覆盖一个带宽较窄的频段(称为“窄带单元”)，各个单元所覆盖的频段彼此不相交叠；或者每个单元覆盖带宽较大的频段(称为“宽带单元”)，各个单元所覆盖的频段有所重叠。

其中通讯接口220与分布式无线电作弊反制中心控制器100中通讯接口120技术实现方案完全相同，其目的是在分布式无线电作弊信号干扰阻断器200与分布式无线电作弊反制中心控制器100间建立链接，完成分布式处理中的信息传递。

其中状态管理模块230包括包括以可编程器件为核心的数字电路，以及相应的软件。在某些实施例中，如果硬件处理能力能够满足需要，状态管理模块230可以和干扰模块210共享部分硬件资源。状态管理模块230处理中心控制器100发送的管理指令，控制干扰信号发射的开始与停止；另一方面，监测干扰阻断器200各模块的工作状态，并通过通讯接口220向中心控制器100发送干扰阻断器200的状态信息，方便其管理。

请参考图3，示出了分布式考场无线电作弊反制系统000的结构关系图。

分布式考场无线电作弊反制系统000包括两个组成部分，一个分布式无线电作弊反制中心控制器100和若干个分布式考场无线电作弊信号干扰阻断器200。它们分别安装在考场的适当位置，使用通讯链路010相互连接。

其中，通讯链路010所涉及的通讯介质以及网络协议与中心控制器100的通讯接口120以及干扰阻断器200的通讯接口220相同。

请参考图4，示出了分布式无线电作弊反制系统000的正常工作流程300，它包括两个部分：分别是中心控制器和干扰阻断器的工作流程。

中心控制器工作流程包括三个阶段，初始化阶段，侦测阶段和分析决策阶段。首先进行中心控制初始化310阶段，完成中心控制器100各模块的参数设定。然后开始侦测阶段，在侦测频率范围内实施全频段无线电信号侦测，寻找异常无线电信号。一旦侦测阶段发现了异常信号，则进入分析决策阶段，否则继续侦测，循环重复。包括如下步骤：频谱侦测320和发现异常325。分析决策阶段对异常信号进行处理和定性，包括如下步骤：作弊信号判定330、信号特征提取340、干扰指令与信号参数发送350和作弊信息存储、上报和呈现360。

其中，中心控制初始化310负责设置当前侦测的频段。频段的具体范围可以通过两种方式设定：自动设定和手动设定。自动设定和手动设定对应着分布式无线电作弊反制中心控制器100的两种不同工作模式。中心控制初始化310由中心控制器100的干扰模块110和状态管理模块130加以实现。

其中，频谱侦测320对频段内的无线数字信号进行频谱分析。频谱侦测320由中心控制器100的侦测模块110加以实现。

其中，发现异常325对频谱侦测320得到的结果进行信号检测，判定频段内是否存在异常信号。如果存在异常信号，则转入分析决策阶段；如果不存在异常信号，则重新开始频谱侦测，如此循环往复。发现异常325由中心控制器100的侦测模块110和用户界面130加以实现。

其中，作弊信号判定330主要进行无线信号所携带内容的鉴别，借此完成该信号是否为作弊信号的判定。内容鉴别包括两种实现方式：自动鉴别和人工鉴别。自动鉴别无需人工干预，按照程序设定的方式由机器自动完成鉴别；人工鉴别则需要人工干预，由中心控制器100的用户界面130将信号所携带内容呈现给用户，由用户决定其是否为作弊信号。在本发明的大部分实施例中，使用人工鉴别方式；在本发明的某些实施例中，如果中心控制器100的软硬件资源能够满足要求，则可以使用自动鉴别方式。作弊信号判定340由中心控制器100的处理模块110和用户界面130加以实现。

其中，作弊信号参数提取340采用数字信号处理技术，提取无线信号的特征参数。作弊信号参数提取345由分布式无线电作弊反制中心控制器100的处理模块110加以实现。

其中，干扰指令与信号参数发送350向干扰阻断器200发送无线作弊信号的特征参数和指令。干扰指令与信号参数发送350由中心控制器100的通信接口120加以实现。

其中，作弊信息存储、上报和呈现360采用图形方式呈现无线电作弊信号的特征信息；借助图像、音频、字符显示等手段呈现无线电作弊信号所携带的内容。存储操作包括文件和数据库两种方式，本发明具体的实施例可以根据硬件资源和用户需求进行选择。上报指的是将无线电作弊信号的相关信息通过网络向指定地点传送，为信息的汇集与进一步处理提供方便。作弊信息存储、上报和呈现360由分布式无线电作弊反制中心控制器100的用户界面130加以实现。

干扰阻断器200的正常工作流程包括三个阶段：干扰阻断初始化阶段，通讯阶段和干扰阻断阶段。干扰阻断初始化410阶段完成干扰阻断器200各个模块的初始参数设定；随后进入通讯阶段，判断通讯线路上是否有中心控制器100发送的数据和指令到达，如果有，则读取数据与指令，如果没有，则继续判断是否有数据和指令到达，如此循环往复，包括：读取指令和参数420；干扰阻断阶段根据指令的要求，结合数据中包含的无线电作弊信号的特征信息，产生最优的干扰信号，通过天线发射来实现对无线电作弊信号的干扰阻断，包括：产生干扰430和施放干扰440。

其中，干扰阻断初始化410除了确定干扰阻断器200各模块的初始参数外，还通过干扰阻断器200的通讯接口220向中心控制器100发送系统状态信息。干扰阻断初始化410由干扰阻断器200的状态管理模块230加以实现。

其中，接收指令和参数420有两种工作方式：轮询和中断。轮询指的是干扰阻断器200的通讯接口220定时主动监测通讯线路上是否有数据到达；中断则是当通讯线路上有数据到达时，以中断的方式通知通讯接口准备接收。接收指令和参数420由干扰阻断器200的通讯接口220加以实现。

其中，产生干扰430产生出具有最佳干扰阻断效果的干扰信号模拟波形，由干扰阻断器200的干扰模块210加以实现。

其中，施放干扰440按照产生干扰430所给出的干扰信号模拟波形，将干扰信号模拟波形整形放大后通过天线发射，对至少一个无线电作弊信号实施有效的干扰阻断。施放干扰440由干扰阻断器200的干扰模块220加以实现。

请参考图5，其示出了本发明中采用有线通讯接口的分布式考场无线电作弊反制系统系统实施图。

其中，分布式无线电作弊反制中心控制器和分布式无线电作弊信号干扰阻断器分别安装在考场的合适位置。一般来说，中心控制器安装在视野较为开阔，便于信号接收的位置，而干扰阻断器则安装在每一个教室内。两种设备间依靠网络交换设备连接。有线通讯接口的优点在于通信质量稳定，可靠性高，安全性好；缺点在于布线困难，成本较高。

请参考图6，其示出了本发明中采用无线通讯接口的分布式考场无线电作弊反制系统系统实施图。

其中，中心控制器与干扰阻断器的安装方式与有线通讯接口的情况类似。和有线通讯接口相比较，无线通讯接口的优点是无需布线，成本低廉，缺点则是通信质量有起伏，可靠性较低，安全性不太好。

以上仅是本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种分布式考点无线电作弊反制系统，其包括：

-至少一个考点无线电作弊信号干扰阻断器，安装于考点内适当位置，用于接收下述考点无线电作弊反制中心控制器发送的指令和信息，产生并释放无线电干扰阻断信号，对考点所在区域内的无线电作弊信号实施干扰阻断。

-一个考点无线电作弊反制中心控制器，安装于考点内适当位置，用于管理上述考点无线电作弊干扰阻断器，对考点所在区域内40MHz～1000MHz频段内的所有无线电信号进行侦测，截获异常的无线电信号，对其进行解调解码及内容鉴别，判定其是否为无线电作弊信号，若是，则提取作弊信号的特征参数并将其传送给下述的考点无线电作弊干扰阻断器，同时将截获到的作弊信息存储取证，并通过网络逐级上报，

其特征在于：

-所述考点无线电作弊信号干扰阻断器包括：

通讯接口，用于接收前述考点无线电作弊反制中心控制器发送的无线电作弊信号特征参数和控制指令，并向中心控制器发送管理及状态信息。

干扰模块，用于产生及施放针对无线电作弊信号特征的最优干扰。

状态管理模块，用于监控干扰阻断器的工作状态，通过通讯接口向中心控制器上报状态信息，同时接收中心控制器发送的管理指令，

-所述考点无线电作弊反制中心控制器包括

通讯接口，用于向前述考点无线电作弊信号干扰阻断器发送无线电作弊信号特征参数和控制指令，并接收干扰阻断器发送的管理及状态信息。

侦测模块，用于进行全频段电磁频谱侦测，捕获无线电作弊信号，对其进行分析、提取特征，进行无线电作弊信号的存储和联网上报，

用户界面，用于以多媒体的方式(声音、图形、文字)向用户呈现全频段信号侦测的结果(时域、频域曲线)和无线电作弊信号的内容(语音、文字)，接收用户的管理指令。

-所述系统的核心特征在于分布式，其内涵包括

考点无线电作弊反制中心控制器(中心控制器)和若干个考点无线电作弊信号干扰阻断器(干扰阻断器)通过通讯接口连接，中心控制器对干扰阻断器实施远程管理与控制。

2.根据权利要求1所述的考点无线电作弊信号干扰阻断器，其特征在于：所述通讯接口包括有线以太网络(Ethernet)接口，无线以太网络(Ethernet)接口(含WLAN，Wifi和3G网络)、串行通讯接口(RS-232/RS-485)、各类现场总线接口(LonWorks，CAN，DeviceNet，PROFIBUS等)以及蓝牙(Bluetooth)接口。

3.根据权利要求1所述的考点无线电作弊信号干扰阻断器，其特征在于：所述干扰模块能够发射高频无线电波，对作弊信号实施干扰阻断。

4.根据权利要求3所述的干扰模块，其特征在于：所述干扰模块能够根据目标信号的相关特征信息，“智能”地产生出具有最佳干扰效果的干扰阻断信号。

5.根据权利要求3所述的干扰模块，其特征在于：所述干扰模块有多个射频发射单元，能够同时对处在不同频段的多个作弊信号源实施干扰。

6.根据权利要求3所述的干扰模块，其特征在于：所述干扰模块有功率控制单元，能够将发射功率严格控制在无线电管理部门及卫生部门的要求范围之内。

7.根据权利要求1所述的考点无线电作弊信号干扰阻断器，其特征在于：所述状态管理模块能够对干扰阻断器的工作状态进行监控，并在开机时完成自检功能。

8.根据权利要求1所述的考点无线电作弊反制中心控制器，其特征在于：所述通讯接口与权利要求2所述所包含的范围一致。

9.根据权利要求1所述的考点无线电作弊反制中心控制器，其特征在于：侦测模块能够对频率处在40MHz～1000MHz范围内的所有无线电信号实施无频率遗漏的侦收。

10.根据权利要求8所述的侦测模块，其特征在于：所述侦测模块能够对侦收到的无线电信号进行调制与编码方式识别。

11.根据权利要求8所述的侦测模块，其特征在于：所述侦测模块能够对侦收到的无线电信号进行解调，解码和内容甄别，判断其是否为无线电作弊信号。

12.根据权利要求8所述的侦测模块，其特征在于：所述侦测模块能够提取无线电信号的特征信息，为权利要求4中所述的干扰模块提供最佳干扰信号的产生引导。

13.根据权利要求8所述的侦测模块，其特征在于：所述侦测模块能够对无线电作弊信号的原始波形、内容以及特征进行存储，并通过网络上报。

14.根据权利要求1所述的考点无线电作弊反制中心控制器，其特征在于：所述用户界面为图形界面，

15.根据权利要求1所述的分布式，其特征在于：中心控制器为有人值守设备，用户通过图形用户界面对其进行操作；干扰阻断器为无人值守设备，用户无需对其直接操作。干扰阻断器的行为直接受中心控制器的控制。

16.根据权利要求1所述的分布式考点无线电作弊反制系统，其特征在于：正常情况下，系统采取“事件驱动”工作方式，即无线电作弊信号出现时，中心控制器将其捕获，提取其特征信息，并向干扰阻断器发出指令；干扰阻断器接收到指令后，在特征信息的引导下，有针对性地对无线电作弊信号实施干扰阻断。如果出现异常(如通讯链路中断)，则干扰阻断器能够转入“自主”工作方式，无需中心控制器的指令与引导，对重点频段进行功率覆盖。

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