CN103957065A - 全时频谱监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频谱监测方法，主要解决了现有技术中存在的频谱监测过程自动化程度低，人员工作强度高，工作持续开展性差，工作智能化水平亟待提高的问题。该全时频谱监测方法通过全时监测技术，将各子系统中的监测设备的监测能力充分利用起来，通过长时间不间断的自主监测，收集大量频谱数据，并通过精确的信号融合和识别算法把信号参数从频谱数据中提取出来，结合台站数据库中的已有信号数据区分出信号的类型，并在判定为非注册信号时予以预警。通过上述方案，本发明达到了操作简单，实施方便，安全可靠的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

全时频谱监测方法

技术领域

本发明涉及一种频谱监测方法。

背景技术

无线电频谱是一种有限的、可以重复利用的自然资源，同时也是宝贵的战略资源。随着无线电通信技术的发展和人们对无线电通信业务需求的不断增长，电磁环境日趋复杂，频谱资源的管理工作也越来越重要。其主要包含的职责有：编制无线电频谱规划；负责无线电频率的划分、分配与指配；依法监督无线电台（站），查处干扰维护空中电波秩序；依法实施无线电管制。频谱管理工作依赖于无线电监测及检测技术的支持，通过专业的设备及软件，定量测量频谱的占用情况、各个频率的使用情况以及设备的工作情况，使得管理决策有理有据。

频谱即无线电频率分布曲线，是幅值按频率排列而成。作为描述无线电信号最基本的特性，幅度和频率的关系在频谱中体现，从而形成了无线电监测最基本的结果数据。频谱监测是采用无线电接收设备和系统对频谱进行量化、比对、分析最终获得监测结果的过程；监测结果为资源分配、合法用频服务、非法应用打击提供了技术支撑和证据支持。

现今，无线电监测主要依靠无线电监测系统完成，目前典型的监测系统主要由监测接收机、监测天线、工控机、远程控制计算机及管理软件等部分组成。监测任务由监测人员主动发起，根据用频单位的干扰投诉或者其他监测需求设定参数，通过本地控制计算机经网络下发至远端的接收机，接收机根据参数收集频谱数据，同样通过网络把数据回传至本地计算机，频谱数据最终需要靠监测人员判读，获得需要的信息，用于干扰查找等后续管理动作。

无线电接收机是典型的超外差接收设备，信号通过与接收机本振信号混频产生中频信号，然后对中频信号做数字处理，获得频谱；大跨度的频谱通过切换本振信号频率拼接实现。极大地加快了频谱获得的速度，便于顺发信号的监测。

接收机获得的频谱数据经过网络回传至本地，以频谱图的形式显示。有经验的监测人员能够根据频谱图识别出信号，结合台站库数据判断信号的合法性，筛选出可能的干扰信号，为无线电执法管理提供方向。

综上可知，现有的无线电监测技术主要利用监测设备和软件收集数据，监测任务的下发需要人为干预，数据的分析主要依赖于监测人员的技术能力和经验，这种监测方法直接造成监测过程自动化程度低，人员的工作强度高，且工作持续开展性差。特别是在无线电应用日益广泛的情况下，电磁环境日趋复杂，监测需求也越来越多，需要收集和分析的数据海量增长，急需提高监测工作的智能化水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频谱监测方法，主要解决现有技术中存在的频谱监测过程自动化程度低，人员工作强度高，工作持续开展性差，工作智能化水平亟待提高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

全时频谱监测方法，包括以下步骤：

（1）配置由依次相连的天线、接收机和工控机构成的子系统，将一个以上子系统的工控机均与本地控制计算机相连；

（2）在本地控制计算机上分别配置各个子系统的任务参数； 

（3）给各子系统供电，使各子系统独立工作，各子系统根据分配的任务参数执行监测任务，通过天线和接收机全天候采集频谱数据，并将采集到的频谱数据传递至工控机； 

（4）工控机采用信号融合与识别算法，将接收到的原始离散信道数据转换为信号中心频率加发射带宽的信号数据，进行数据去噪，并计算处理后的信号数据的统计值，之后按照设定的回传间隔将处理后的信号数据及计算得到的统计值一并传递至本地控制计算机；

（5）本地控制计算机将接收到的信号数据进行存储和显示，并将其与台站库中已注册的信号进行比对，根据中心频率和发射带宽是否相同，判定接收到的信号数据为注册信号或非注册信号，并在判定为非注册信号时予以预警。

具体地说，所述步骤（2）中，任务参数包括扫描参数、信号识别参数和数据回传时间间隔，步骤（4）中，各子系统的工控机按照该设定的数据回传时间间隔将处理后的信号数据及计算得到的统计值一并传递至本地控制计算机；所述步骤（4）中，信号数据的统计值包括最大值、最小值、平均值和占用度。

进一步地，所述步骤（5）中，已预警的非注册信号被处理后，本地控制计算机对该非注册信号的处理结果进行记录，之后再接收到该信号则按照已记录的处理结果进行处理，不再进行报警。

本发明中，所述预警方式包括邮件、短信和/或电话。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明中，通过全时监测技术，将各子系统中的监测设备的监测能力充分利用起来，通过长时间不间断的自主监测，收集大量频谱数据，并通过精确的信号融合和识别算法把信号参数从频谱数据中提取出来，结合台站数据库中的已有信号数据区分出信号的类型。使得监测人员只需要关心少量的新增信号，而不必花大量时间去处理原始的频谱数据，清楚地了解整个频谱中信号的分布及频谱的使用状况，当有异常的信号出现时，能够及时关注和查处，避免了对正常用频的影响，使得无线电监测工作更加轻松高效。

（2）本发明操作简单，实施方便，安全可靠，符合实际需求，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中离散信道的频谱数据。

图3为本发明中以中心频率加带宽确定的台站数据。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

为了解决现有技术中存在的频谱监测过程自动化程度低，人员工作强度高，工作持续开展性差，工作智能化水平亟待提高的问题，如图1所示，本发明公开了一种操作简单、实施方便且安全的可靠的全时频谱监测方法，该方法克服了限制频谱监测的下述两个主要技术障碍：

一、海量数据的传输问题：把被动地解决投诉变为主动地发现干扰隐患需要长时间不间断地收集数据，通过不同时间段大数据的提取分析获得信号的变化趋势，因此会带来大量的数据，如何把这些信息完整传回控制本地计算机，是首要考虑的问题。

二、频谱数据信息的提取：完整的频谱数据虽然包含了很多的信号信息，但是由于数字接收机离散化处理方式，使得真实的信号被分割成了多个离散的信道数据，如图2所示，而存储于台站数据库中用于信号甄别的信号数据是以中心频率加带宽确定的连续数据，如图3所示，二者不能直接通过计算机比对，因此，智能的频谱数据分析需要考虑信号的识别问题。

为了解决上述问题，如图1所示，本发明中的系统架构为：每个监测子系统由天线、接收机和工控机组成，子系统选用具有高可靠性和稳定性、能够满足7*24小时连续工作需要的设备；子系统数量由监测目标范围决定，可以灵活配置；所有子系统的工控机均通过计算机网络与本地控制计算机相连，实现任务下发和数据回传。其实现方法如下：

在本地控制计算机上分别配置各个子系统的任务参数，包括扫描参数、信号识别参数、数据回传时间间隔等；参数配置后，各个子系统独立工作，加电启动后自动执行监测任务，不间断收集频谱数据，实现全天候采集；

接收机的频谱数据没有直接经网络回传至本地控制计算机，而是在工控机进行处理，即工控机通过信号融合与识别算法，将原始的离散信道数据转换成信号中心频率加带宽的信号数据，抛弃无用的噪声数据，得出信道的能量数据，并予以保存，经过工控机处理后，使得数据量明显减少；

工控机按照设定的回传间隔把识别的信号数据进行回传，并计算信号能量的统计值，如最大值、最小值、平均值等，计算信号的占用度，一并回传至本地控制计算机；

本地控制计算机存储和显示回传的信号结果，并与台站库中已注册信号进行比对，若中心频率和发射带宽都相同，则判定为注册信号；若台站库中没有信号与之匹配，则判定为未知信号，未知信号在经过分析判别后可以注册成已知信号，所有非注册未知信号的处理结果均在本地控制计算机上进行记录，在再次接收到该信号时则根据已记录的处理结果进行处理；若接收到的信号与注册信号、已知信号、已有处理先例的任一信号皆不相关，则进行预警，以邮件、短信等方式通知相关人员。

另，为了出现过多干扰预警，在实施时根据实际情况可自行设定报警条件，如建立分类型显示信号列表，在满足报警条件方进行报警。

监测人员根据该报警信息，即可查找和分析出现的新信号，确定其合法性，评估其对其他频率及用频单位的影响，消除干扰于萌芽。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (5)

1.全时频谱监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配置由依次相连的天线、接收机和工控机构成的子系统，将一个以上子系统的工控机均与本地控制计算机相连；

（2）在本地控制计算机上分别配置各个子系统的任务参数； 

（3）给各子系统供电，使各子系统独立工作，各子系统根据分配的任务参数执行监测任务，通过天线和接收机全天候采集频谱数据，并将采集到的频谱数据传递至工控机； 

（4）工控机采用信号融合与识别算法，将接收到的原始离散信道数据转换为信号中心频率加发射带宽的信号数据，进行数据去噪，并计算处理后的信号数据的统计值，之后按照设定的回传间隔将处理后的信号数据及计算得到的统计值一并传递至本地控制计算机；

（5）本地控制计算机将接收到的信号数据进行存储和显示，并将其与台站库中已注册的信号进行比对，根据中心频率和发射带宽是否相同，判定接收到的信号数据为注册信号或非注册信号，并在判定为非注册信号时予以预警。

2.根据权利要求1所述的全时频谱监测方法，其特征在于，所述步骤（2）中，任务参数包括扫描参数、信号识别参数和数据回传时间间隔，步骤（4）中，各子系统的工控机按照该设定的数据回传时间间隔将处理后的信号数据及计算得到的统计值一并传递至本地控制计算机。

3.根据权利要求1所述的全时频谱监测方法，其特征在于，所述步骤（4）中，信号数据的统计值包括最大值、最小值、平均值和占用度。

4.根据权利要求1所述的全时频谱监测方法，其特征在于，所述步骤（5）中，已预警的非注册信号被处理后，本地控制计算机对该非注册信号的处理结果进行记录，之后再接收到该信号则按照已记录的处理结果进行处理，不再进行报警。

5.根据权利要求1所述的全时频谱监测方法，其特征在于，所述预警方式包括邮件、短信和/或电话。