CN103152114A

CN103152114A - 一种移动协同无线电监测方法

Info

Publication number: CN103152114A
Application number: CN2013100557491A
Authority: CN
Inventors: 黄铭; 杨晶晶; 唐皓
Original assignee: Yunnan University YNU
Current assignee: Yunnan University YNU
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种移动协同无线电监测方法，包括移动频谱传感节点1、无线链路2、终端3、信息处理车4、无线网络5和通信链路6。移动频谱传感节点1采集本地空间的无线电信号，并通过无线链路2传送到信息处理车4进行自动协同处理，以获取干扰信号的频率、功率、位置等实时数据；信息处理车4通过通信链路6与现有固定无线电监测网络相连，实现固定与移动协同无线电监测系统的数据融合和实时处理；信息处理车4通过无线网络5发布干扰信号的位置、频率和功率等信息，授权现场工作人员根据终端3显示的位置排查干扰。本发明覆盖频率范围宽，包括30MHz-3GHz，能在终端3上显示干扰信号的位置，以便授权现场工作人员及时排查干扰。

Description

一种移动协同无线电监测方法

技术领域

本发明涉及一种移动协同无线电监测方法，属于无线电监测技术领域。

背景技术

在此处键入技术领域描述段落。无线电监测是对空间无线电信号进行搜索、测量、分析、识别，并在此基础上对无线电发射进行测向和定位，以获取其技术参数、功能、类别、用途和位置，无线电监测是无线电频谱管理的基础。随着城市化建设的发展，无线电波的传输环境日趋复杂，无线电监测的难度也在持续不断地增加，监测工作的有效性直接影响无线电频谱资源的有效使用、民用通信需求的保障，甚至在战时环境下决定军队及国家的安危，因此，世界各国都非常重视无线电监测工作。

传统的无线电监测是以固定监测网为基础，对重点监测区域，如考场、会场的无线电保障是通过派出监测车和监测人员，通过测向仪测向，人工排查干扰，这种方式不仅耗费人力、物力，而且对突发干扰信号的排查往往显得力不从心。以考试保障为例，在城市环境下，由于无线电波传播的多径效应，监测人员需要多人合作和多次测量才能勉强判断来波方向，待监测人员查到干扰源方向、赶到现场时，涉案人员可能已经通过无线电波完成作弊信号的发射任务，给取证工作带来困难。

对重点区域的无线电监测与保障，发明专利[201010174349.9]公开了一种无线电监测与管制系统，该系统能发射多个大功率信号，压制无线电干扰，使其无法工作，消除对社会稳定和无线电秩序的影响。

传统的无线定位系统根据接收到的场强值和电波传输模型来进行定位，例如，申请号为201210262904.2的发明专利，提供了提供一种基于定向Wi-Fi的定位系统，该系统将两个带有旋转定向天线的Wi-Fi AP放置在定位区域的两侧用来发射无线信号，客户机在定位区域进行移动，同时接收来自定向AP的无线信号，再把与信号相关的数据提供给计算装置，计算装置对这些数据进行分析处理，计算出客户机的位置并将其位置信息返回给客户机，从而对客户机进行实时定位跟踪。

发明内容

本发明提供一种机动性强、定位准确、智能化程度高的移动协同无线电监测系统，用于重点监测区域的无线电保障，能实现重点覆盖、快速发现、深度分析和精确定位。

本发明是现有固定无线电监测网络的扩展和延伸，其主要特点是通过在重点监测区域部署移动频谱传感节点，对干扰信号进行全方位的动态监测，以克服城市环境下电波传输的多径和衰落效应对无线干扰定位的影响，辅助人工排查干扰，提高排查效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种移动协同无线电监测系统，其特征在于所述的移动无线电监测系统集成了移动频谱传感节点1、无线链路2、终端3、信息处理车4、无线网络5、通信链路6及相关协议和软件，该系统与固定无线电监测网兼容。

在具体实施方案中，移动频谱传感节点1实时采集本地电磁环境的载波频率、同相(I)和正交(Q)分量等原始数据，压缩后通过无线链路2传送到信息处理车4；移动频谱传感节点1由全向天线7、低噪声放大器8、下变频器9、A/D转换器10、FPGA 11、以太网接口12、接收天线13、GPS接收机14、本振15、控制接口16、嵌入式计算机17、通信接口18、天线19及相关软件构成；全向天线7频率范围30Mz-3GHz，特征阻抗50欧；移动频谱传感节点1灵敏度为-95dBm。

无线链路可以是自建的WiFi或Wimax网络，也可以是租用的3G或4G高速网络；传输协议采用TCP/IP。

终端3是便携式的，配备了无线通信接口，可通过无线网络5接收信息处理车4发布的干扰信号的位置、频率、功率等信息；终端3可以采用笔记本电脑、平板电脑或智能手机，安装了定制的软件。

信息处理车4内的设备包括天线20、无线AP 21、数据库服务器22、高性能计算机23、通信设备24、通信接口25、天线26、存储器27、Web服务器28、电源29、网络接口30、通信链路6及相关软件。高性能计算机安装了云南大学信息学院无线创新实验室研制的软件，可对来自移动频谱传感节点1和固定无线电监测网络的数据进行协同处理；信息处理车4通过通信链路6与现有固定无线电监测网络相连，可通过固定无线电监测网控制中心设置移动频谱传感节点1的扫描范围、扫描时间等参数；信息处理车4内的高性能计算机23可协同处理来自移动协同无线电监测系统和固定无线电监测网络的数据，并可将处理后的数据传输到固定无线电监测中心。

高性能计算机23可将移动频谱传感节点1的数据进行解压，将数据解压后送入数据库服务器22进行存储，同时协同并行处理，并通过电波传输模型提取干扰信号的位置信息；Web服务器28将干扰信号的频率、功率和位置等信息通过无线网络5发布，授权现场工作人员根据终端3显示位置排查干扰，非现场授权人员也能通过网络浏览监测区域现场情况。

电波传输模型可分为直达波模型和非直达波模型，直达波模型是指移动频谱传感节点与干扰信号之间存在视通，非直达波模型则无视通。与传统的无线WiFi定位不同，由于无线电干扰发射的频率是可变的，因此实施定位前必须首先提取干扰信号的频率，然后根据提取的频率修正电波传播模型，以实现准确定位。

与传统的对重点区域进行无线电监测与保障方式不同，本发明不用产生多个大功率的无线电发射信号，具有安全、绿色、环保等优点。同时，本发明的目标是查找定位无线电干扰源，可以从根本上打击非法无线电发射。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

附图说明：

图1是本发明具体实施方式的系统框图。

图2是移动频谱传感节点1电原理图。

图3是信息处理车4内设备电原理图。

如图：移动频谱传感节点1、无线链路2、终端3、信息处理车4、无线网络5、通信链路6。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明一种移动协同无线电监测系统的具体实施方式作详细描述。

本发明一种移动协同无线电监测系统的具体实施方式的系统框图见图1所示，主要由移动频谱传感节点1、无线链路2、终端3、信息处理车4、无线网络5、通信链路6及相关协议和软件构成；移动频谱传感节点1将采集到的本地无线电干扰信号经压缩后由无线链路2送到信息处理车4，信息处理车4内的高性能计算机23解压后将多个移动频谱传感节点1的数据进行并行协同处理，同时，将相关数据送入存储器27；信息处理车4内的高性能计算机23根据电波传输模型计算无线电干扰源的位置，并通过无线网络5将相关信息进行Web发布，终端3和授权网络用户可查看无线电干扰源的位置、频率、功率等信息；信息处理车4通过通信链路6与现有固定无线电监测网络相连，可通过固定无线电监测网控制中心设置移动频谱传感节点1的扫描范围、扫描时间等参数。

移动频谱传感节点1电原理图见图2所示，该节点主要由天线7、低噪声放大器8、下变频器9、本振15、A/D转换器10、FPGA 11、以太网接口12、嵌入式计算机17、控制接口16、通信接口18、天线19、GPS接收机14及天线13构成；天线7是全向天线，频率范围30Mz-3GHz，下变频器9直接将射频信号转换为中频模拟同相信号I和正交信号Q，I/Q信号经A/D转换器10转换为数字信号，FPGA 11进行数字下采样后，通过以太网接口12进入嵌入式计算机17进行处理；GPS接收机14提供移动频谱传感节点1的本地地理坐标参数；嵌入式计算机17通过控制接口16可对本振15、A/D转换器10和FPGA 11的参数进行设置；中频模拟信号带宽为40M，通过改变本振15频率可对30Mz-3GHz频率范围的无线电频谱进行测量；嵌入式计算机17经通信接口18、天线19用无线方式与信息处理车4上的天线26进行无线连接。

信息处理车4内设备电原理图见图3所示，它由高性能计算机23、数据库服务器22、Web服务器28、存储器27、通信设备24、电源29、通信接口25、天线26、网络接口30、无线AP 21、天线20构成；高性能计算机23、数据库服务器22、Web服务器28、存储器27、无线AP 21组成局域网，局域网经通信设备24、通信接口25和天线26用无线方式与移动频谱传感节点1连接；局域网通过通信设备24、网络接口30经通信链路6与现有固定无线电监测网络相连，实现固定无线电监测网与移动协同无线电监测系统的信息交换和协同处理。

上面结合附图对本发明的实施进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出许多形式，这均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种移动协同无线电监测系统，其特征在于：

通过在重点监测区域部署移动频谱传感节点（1）、无线链路（2）、终端（3）、信息处理车（4）、无线网络（5）和通信链路（6）构建移动协同无线电监测系统；

移动频谱传感节点（1）采集的数据通过无线链路（2）传送到信息处理车（4）进行自动协同处理；

信息处理车（4）通过通信链路（6）与现有固定无线电监测网络相连实现协同处理；

信息处理车（4）将干扰信号的位置、频率等通过无线网络（5）发布，授权现场工作人员根据终端（3）显示位置排查干扰。

2.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述的构建移动协同无线电监测系统的步骤包括：

移动频谱传感节点（1）配置了全向天线，能检测出当前位置无线电信号的载波频率、同相(I)和正交(Q)分量等原始数据；

无线链路（2）是高速无线传输链路；

终端（3）是便携式的，如笔记本电脑、平板电脑和智能手机，安装了定制的软件；

信息处理车（4）内包括高性能计算机、存储器、通信设备和数据库，高性能计算机安装了云南大学信息学院无线创新实验室研制的软件，对来自传感节点（1）和固定无线电监测网的数据进行协同处理；

无线网络（5）是自建的WiFi网络。

3.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述通信链路（6）是无线通信链路。

4.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述通信链路（6）是有线通信链路。

5.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述的移动频谱传感节点（1）采集的数据通过无线链路（2）传送到信息处理车（4）进行自动协同处理的步骤包括：

将各路移动频谱传感节点（1）采集的实时数据进行压缩后通过无线链路（2）传输到信息处理车（4）；

信息处理车（4）内的高性能计算机将数据解压后送入数据库服务器进行存储；

将解压后的数据以并行计算方式进行实时协同处理，提取干扰信号的频率、功率等特征信息；

根据提取的特征信息由电波传输模型计算干扰信号的位置。

6.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述的信息处理车（4）通过通信链路（6）与现有固定无线电监测网络相连实现协同处理的步骤包括：

移动协同无线电监测网和固定无线电监测网兼容，可实现数据的传输、信息交换和协同处理；

移动频谱传感节点（1）的扫描范围、扫描时间等参数即可通过现场信息处理车（4）设置，也可通过固定无线电监测网控制中心设置；

信息处理车（4）内的高性能计算机能处理来自移动协同无线电监测系统和固定无线电监测网络的数据，并可将处理后的数据通过通信链路（6）传输到固定无线电监测中心。

7.根据权利要求1所述的移动协同无线电监测系统，其特征在于，所述的信息处理车（4）将干扰信号的位置、频率等通过无线网络（5）发布，授权现场工作人员根据终端（3）显示位置排查干扰的步骤包括：

将干扰信号的位置、频率、功率等信息通过无线网络（5）发布；

授权现场工作人员根据终端（3）显示位置排查干扰；

非现场授权人员也能通过网络浏览监测现场情况。

8.在根据权利要求3所述的将各路移动频谱传感节点（1）采集的实时数据进行压缩，其特征在于，所述的压缩方法的步骤包括：

由于实时频谱数据具有稀疏性，因此采用压缩传感算法进行数据压缩和解压，所述的压缩传感算法包括凸算法和贪婪算法。

9.在根据权利要求3所述的将解压后的数据以并行计算方式进行实时协同处理，其特征在于，所述的协同处理步骤包括：

对从各个移动频谱传感节点（1）接收到的数据进行协同并行处理，获取接收到干扰信号的发射频率、发射功率、类型特征信息，以及接收到干扰信号的移动频谱传感节点（1）的位置；

根据电波传播模型，对收到干扰信号的移动频谱传感器节点（1）接收到的信号进行协同处理，以获取干扰信号的位置信息。

10.在根据权利要求3所述的根据提取的特征信息由电波传输模型计算干扰信号的位置，其特征在于，所述的方法步骤包括：

针对不同的工作频段及视通传输环境和非视通传输环境建立电波传输模型，并将其存入数据库服务器；

根据接收到的干扰信号的工作频率及其它信息，鉴别直达波和非直达波，从数据库服务器查找电波传输模型，并根据定位算法计算干扰信号的位置。