CN104640139B - 一种高铁通信的干扰检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铁通信的干扰检测方法。包括步骤:(1)提取GSM‑R的上、下行频段的背噪门限;(2)存储高铁通信频段模板;(3)提取模板的最大值、最小值曲线;(4)计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,提取大于背噪门限的信号,记录信号个数与每个信号的起始、截止索引;(5)对提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比,计算出相似系数MaxCorr、MinCorr;(6)若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限,则认为该信号是干扰信号或信号受到干扰。本发明根据高铁通信上下行频段特征,将信号与模板对比,可快速检测出干扰信号,以便于采取有效措施,及时消除干扰,对维护高铁正常运营有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种高铁通信的干扰检测方法,属于无线电监测领域。
背景技术
我国高速铁路的建设始于2004年的中国铁路长远规划,开通的第一条真正意义的高速铁路是2008年8月1日开通运营的350公里/小时的京津城际高速铁路。为了解决列车在如此高速运行下通信的问题,引入了GSM-R系统。GSM-R(GSM-Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,专用于铁路的日常运营管理。
GSM-R系统有专用的无线电频段,工作频段为885MHz~889MHz(上行频段,移动台发,基站收)、930MHz~934MHz(下行频段,基站发,移动台收)。GSM-R每个频点间隔为200kHz,频点序号999~1019,其中999和1019两个频点作为隔离保护频点,在实际应用中未被使用。
GSM-R通信系统正常运行必须依赖于良好的频率使用环境。由于无线电技术与应用不断创新和发展,无线电频谱资源日益紧张,供求矛盾越来越突出,无线电台站数量日益庞大,空中电磁环境日趋复杂。近年来,GSM-R系统频率受到干扰的事件时有发生,已经影响到GSM-R系统的正常使用,危及铁路运输安全,迫切需要加强无线电管理,维护好空中电波秩序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁通信的干扰检测方法,解决GSM-R系统频率受到干扰而不能正常使用的问题。通过对监测数据分析处理,发现潜在干扰,以便于采取有效措施,及时消除干扰。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种高铁通信的干扰检测方法,包括如下步骤:
(1)提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限;
(2)存储高铁通信频段模板;
(3)提取模板的最大值、最小值曲线;
(4)计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,并根据步骤(1)中的背噪门限,提取大于背噪门限的信号,记录信号个数与每个信号的起始、截止索引;
(5)对提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比,计算出相似系数MaxCorr、MinCorr;
(6)若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限,则认为信号与模板不相似,该信号是干扰信号或信号受到干扰,根据信号的起始、截止索引与扫描步进,即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽;
(7)重复步骤(5)~(6)。
具体地,所述上、下行频段的背噪门限的提取方法为:选取M帧频谱扫描数据,取其均值,根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加,即为上、下行频段的背噪门限。
进一步地,所述模板采用二维数组结构,记为Signal_template[Count][Level],其中,Count表示一次频谱扫描数据的个数,Level表示信号可能的电平范围内的电平个数。
更进一步地,所述模板由高铁上下行频段频谱扫描数据处理而成,所述处理方法为:计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,根据步骤(1)中得到的背噪门限提取出信号,根据每个信号相应频点上的电平值,将对应的Signal_template[Count][Level]中对应的位置的值加1,累计后形成模板。
再进一步地,所述相似系数计算方法为:将步骤(5)中提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线相应位置进行相似度对比后的两组数据分别归一化后,用以下公式进行计算,。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明根据高铁通信上下行频段特征,将信号与模板对比,可快速检测出干扰信号,以便于采取有效措施,及时消除干扰,对维护高铁正常运营有重要意义。
附图说明
图1为本发明的干扰检测使用的模板结构图。
图2为本发明的背噪门限提取流程图。
图3为的干扰检测流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示,一种高铁通信的干扰检测方法,根据高铁通信上下行频段的特征,将信号与模板对比,可快速检测出干扰信号,具体的检测方法如下步骤:
(1)在干扰检测前,提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限,提取方法为:选取M帧频谱扫描数据,取其均值,根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加,即为上、下行频段的背噪门限,具体提取流程如图2所示。
(2)存储高铁通信频段模板,模板采用二维数组结构,记为Signal_template[Count][Level],其中,Count表示一次频谱扫描数据的个数,Level表示信号可能的电平范围内的电平个数,在本实施例中,GSM-R下行频段(930MHz~934MHz),扫描步进为12.5KHZ,频点个数321个,信号电平范围为(-40,100),因此电平个数为141。模板由高铁上下行频段频谱扫描数据处理而成。处理方法为:计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,根据步骤(1)中得到的背噪门限提取出信号,根据每个信号相应频点上的电平值,将对应的Signal_template[Count][Level]中对应的位置的值加1,长时间累计后形成模板。模板中的黑点表示信号在此频点的对应电平出现过,长时间积累,即可得到信号的形状曲线。如图1所示。
(3)提取模板的最大值、最小值曲线。
(4)计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,并根据步骤(1)中的背噪门限,提取大于背噪门限的信号,记录信号个数与每个信号的起始、截止索引。
(5)对提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比,计算出相似系数MaxCorr、MinCorr,相似系数计算方法为:将两组数据分别归一化后,用以下公式进行计算:。
(6)若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限,则认为信号与模板不相似,该信号是干扰信号或信号受到干扰,根据信号的起始、截止索引与扫描步进,即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽。如图3所示。
(7)重复步骤(5)~(6)。
根据上述实施例,就可以较好地实现本发明,基于上述结构设计的前提下,为解决同样的技术问题,即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色,所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样,故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种高铁通信的干扰检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限;
(2)存储高铁通信频段模板;
(3)提取模板的最大值、最小值曲线;
(4)计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,并根据步骤(1)中的背噪门限,提取大于背噪门限的信号,记录信号个数与每个信号的起始、截止索引;
(5)对提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比,计算出相似系数MaxCorr、MinCorr;
(6)若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限,则认为信号与模板不相似,该信号是干扰信号或信号受到干扰,根据信号的起始、截止索引与扫描步进,即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽;
(7)重复步骤(5)~(6);
所述上、下行频段的背噪门限的提取方法为:选取M帧频谱扫描数据,取其均值,根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加,即为上、下行频段的背噪门限;
所述模板采用二维数组结构,记为Signal_template[Count][Level],其中,Count表示一次频谱扫描数据的个数,Level表示信号可能的电平范围内的电平个数;
所述模板由高铁上下行频段频谱扫描数据处理而成,所述处理方法为:计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线,根据步骤(1)中得到的背噪门限提取出信号,根据每个信号相应频点上的电平值,将对应的Signal_template[Count][Level]中对应的位置的值加1,累计后形成模板。
2.根据权利要求1所述的一种高铁通信的干扰检测方法,其特征在于,所述相似系数计算方法为:将步骤(5)中提取的每个信号,分别与模板的最大值、最小值曲线相应位置进行相似度对比后的两组数据分别归一化后,用以下公式进行计算,xi与yi分别表示提取到的信号与模板的最大值或最小值,下标i表示信号及模板曲线的位置索引。
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