CN108075849B - 基于检波的gps及gsm干扰信号测向定位系统 - Google Patents

基于检波的gps及gsm干扰信号测向定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，属一种无线射频信号的检测装置，系统包括GPS及GSM干扰信号检测设备与报警终端，GPS及GSM干扰信号检测设备包括WIFI天线、方向性天线与信号检测板，信号检测板上设有MCU，方向性天线依次经放大器、声波滤波器与检波器接入MCU，WIFI天线通过WIFI接口模块接入MCU；且MCU通过WIFI接口模块与WIFI天线接入报警终端；采用无线电信号检波技术作为GPS干扰信号和GSM干扰信号的检测基础，依靠MCU门限判定是否存在压制式干扰信号，利用平板天线接收信号能量的变化实现干扰源测向，由报警终端进行显示，从而有效地实现GPS及GSM干扰器的查找定位，使用较为方便，无需人工干预。

Description

基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统
技术领域
本发明涉及一种无线射频信号的检测装置，更具体的说，本发明主要涉及一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统。
背景技术
随着无线电子设备的普及应用，各类高科技犯罪日益频繁，其中利用非法干扰器进行违法犯罪的情况屡见不鲜。如：利用遥控信号干扰器发送的干扰信号阻断车主的遥控锁车信号，实施车内财物盗窃或者直接盗窃车辆的犯罪行为；利用GPS及GSM信号干扰器发送的干扰信号干扰被盗车辆的GPS全球定位系统和GSM移动通信系统，干扰车辆获取准确位置信息和向车主远程回传车辆位置信息，达到隐匿被盗车辆行踪线路、逃避车主监控、警方追查打击的目的。目前，车辆盗抢犯罪极为猖獗，严重时仅成都市一天内的被盗抢车辆就超过10辆，案值数百万元。针对被破获案件的通报和相关情况进行综合分析，警方认为，绝大多数车辆被盗后的第一时间，就会被安放类似的GPS及GSM信号干扰装置。目前，对被盗车辆的追查主要依赖于警方的设点临检及对可疑车辆的巡逻排查，其破案效率很低，且经常都是在被盗车辆进入偏远地区后才有可能追回，其执法成本也极高。GPS及GSM信号的干扰和普通的电子干扰一样，分为压制式干扰和欺骗式干扰两大类。压制式干扰有窄带干扰(瞄准式)、宽带干扰(阻断式)两种，在干扰时间上又分为连续干扰和脉冲干扰。压制式干扰技术难度小、成本低廉，但所需干扰功率较大(明显大于GPS及GSM信号本身)。欺骗式干扰是采用与GPS或GSM信号相类似的干扰信号，误导GPS接收机偏离准确的导航和定位，干扰移动通信的正常实施。欺骗式干扰所需干扰功率小、干扰效果好，但技术难度大、成本高。目前市面上所有安装在被盗车辆上或隐匿被盗车辆的集装箱卡车上的GPS及GSM信号干扰器均采用的成本低廉的压制式干扰器。
目前，市面上尚无专门针对GPS及GSM信号干扰器的检测装置和技术，只能采用成本昂贵的通用固定式或移动式无线电信号监测定位系统进行检测。而无论是固定式无线电信号监测定位系统还是移动式无线电信号监测定位系统，都是通过对系统监测的无线电频段进行宽带频谱扫描，再对扫描到的可疑信号进行窄带信号处理和检测，从而达到发现目标信号的目的；但由于被盗车辆上GPS及GSM信号干扰器发送的干扰信号功率均不大，距离稍远后固定式无线电信号监测定位系统就很难接收到上述干扰信号并实施测向定位，且这类系统并非针对GPS及GSM干扰信号的检测系统，因而需要人工干预，对办案人员要求高，漏检率极大。另外，理论上用于无线电接收站建设评估的电磁环境检测评估系统或安装天线的频谱仪也可以达到GPS及GSM干扰信号的发现目的，但其也是采用频谱测量方式实现，因而最多能确定干扰信号的存在，但其成本昂贵、使用不便，且无法实现测向定位，并且仍需人工干预，使用同样不便，因而有必要针对GPS及GSM干扰信号的检测系统进行研究和改进。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，以期望解决现有技术中尚无针专门对GPS及GSM干扰信号的检测系统，同类系统使用中对于GPS及GSM干扰信号发现效率低下，且需人工干预，对使用者要求较高，漏检率大等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明所提供的一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于所述的系统包括GPS及GSM干扰信号检测设备与报警终端，其中：所述GPS及GSM干扰信号检测设备包括WIFI天线、方向性天线与信号检测板，所述信号检测板上设有MCU，所述方向性天线依次通过放大器、声波滤波器与检波器接入MCU，用于由方向性天线接收正面30度方向GPS及GSM信号，并进行正面10度方向GPS及GSM信号的测向，且将GPS及GSM信号通过放大器、声波滤波器与检波器传输至MCU；所述WIFI天线通过WIFI接口模块接入MCU；且所述MCU通过WIFI接口模块与WIFI天线接入报警终端；用于由MCU判断当前GPS及GSM信号的电平强度，是否超出其内部预设的门限电平的强度，如判断结果为是，则判定为GPS及GSM干扰信号，并驱动WIFI接口模块通过WIFI天线将当前GPS及GSM干扰信号的电平传输至报警终端；反之则继续等待。
作为优选，进一步的技术方案是：所述方向性天线还接入一分二射频功分器，所述一分二射频功分器的两个接口通过各自的放大器、声波滤波器与检波器依次接入MCU；所述放大器、声波滤波器与检波器均置于信号检测板上；所述方向性天线接收射频信号频段的范围为890MHz～1590MHz，接收GPS射频信号频段为1575.42MHz。
更进一步的技术方案是：所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括GSM信号收发模块，所述GSM信号收发模块接入MCU，所述MCU通过GSM信号收发模块接入GSM天线，用于由MCU根据GSM信号收发模块的GSM在网状态，判断当前超出其内部预设门限电平强度的GSM信号的信号源，是否为GSM基站；所述GSM信号收发模块置于信号检测板上。
更进一步的技术方案是：所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括声光报警模块，所述声光报警模块也接入MCU，用于当MCU判断当前GPS及GSM信号为GPS及GSM干扰信号时，同时通过声光报警模块进行报警。
更进一步的技术方案是：所述GPS及GSM干扰信号检测设备为多个，每个GPS及GSM干扰信号检测设备的WIFI天线通过WIFI无线路由器接入报警终端。
更进一步的技术方案是：所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括电源模块，所述电源模块接入MCU，所述MCU通过电源模块接入蓄电池。
更进一步的技术方案是：所述报警终端为搭载ANDROID操作系统的智能手机或平板电脑，所述ANDROID操作系统中运行有与MCU内置软件相配合的APP软件；用于由报警终端接收到来自于MCU的GPS及GSM干扰信号的电平时，在APP软件上显示当前GPS及GSM干扰信号的电平，并进行报警。
更进一步的技术方案是：所述GPS及GSM干扰信号检测设备为整体式结构，所述GPS及GSM干扰信号检测设备的外部还安装有智能手机托架。
更进一步的技术方案是：所述WIFI接口模块上还设有配网按键，用于由配网按键控制WIFI接口模块通过WIFI天线与WIFI无线路由器或报警终端相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：采用无线电信号检波技术作为GPS干扰信号和GSM干扰信号的检测基础，依靠MCU门限判定是否存在压制式干扰信号，利用平板天线接收信号能量的变化实现干扰源测向，通过无线网络将当前GPS及GSM信号的电平传输至报警终端，由报警终端进行显示，从而有效地实现GPS及GSM干扰器的查找定位，极大程度地解决了长期困扰执法人员及时发现被盗车辆的难题；同时本发明所提供的一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统结构简单，体积较小，便于携带，检测过程中无需人工干预，并且在固定式检测与移动式检测的场景下均可使用，使用较为方便，应用范围广阔，具有极高的经济和社会效益。
附图说明
图1为用于说明本发明一个实施例的系统结构示意框图；
图2为用于说明本发明一个实施例中的GPS及GSM干扰信号检测设备结构示意框图；
图3为用于说明本发明另一个实施例中的GPS及GSM干扰信号检测设备结构示意框图；
图4为用于说明本发明另一个实施例的系统结构示意框图。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参考图1所示，本发明的一个实施例是一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，该系统包括GPS及GSM干扰信号检测设备与报警终端，其中：
结合图2所示，上述GPS及GSM干扰信号检测设备包括WIFI天线、方向性天线与信号检测板，在前述的信号检测板上设有MCU，该MCU可采用STM32微处理器；前述的方向性天线依次通过放大器、声波滤波器与检波器接入MCU，用于由方向性天线接收正面30度方向GPS及GSM信号，并进行正面10度方向GPS及GSM信号的测向，且将GPS及GSM信号通过放大器、声波滤波器与检波器传输至MCU；前述的WIFI天线需通过WIFI接口模块接入MCU；且所述MCU通过WIFI接口模块与WIFI天线接入报警终端；
在上述GPS及GSM干扰信号检测设备的组成部件中，放大器用于实现无线电射频信号放大，声表滤波器用于实现GPS及GSM频段滤波，检波器用于实现GPS及GSM信号检波，MCU用于实现GPS及GSM干扰信号发现和判断；即由MCU判断当前GPS及GSM信号的电平强度，是否超出其内部预设的门限电平的强度，如判断结果为是，则判定为GPS及GSM干扰信号，并驱动WIFI接口模块通过WIFI天线将当前GPS及GSM干扰信号的电平传输至报警终端；反之则继续等待。
为了提升系统使用的便利性，可使用充电宝等蓄电池作为系统的电源，即GPS及GSM干扰信号检测设备中还包括电源模块，将该电源模块接入MCU，使得MCU可通过电源模块接入蓄电池。
在本实施例中，采用无线电信号检波技术作为GPS干扰信号和GSM干扰信号的检测基础，依靠MCU门限判定是否存在压制式干扰信号，利用平板天线接收信号能量的变化实现干扰源测向，通过无线网络将当前GPS及GSM信号的电平传输至报警终端，由报警终端进行显示，从而有效地实现GPS及GSM干扰器的查找定位，极大程度地解决了长期困扰执法人员及时发现被盗车辆的难题；同时并且系统的体积较小，便于携带，检测过程中无需人工干预，并且在固定式检测与移动式检测的场景下均可使用，使用较为方便。
参考图3所示，在本发明用于解决技术问题更加优选的一个实施例中，为提升方向性天线接收GPS及GSM信号进行干扰源测向的准确性，可将上述的方向性天线接入一个一分二射频功分器，将该一分二射频功分器的两个接口通过各自的放大器、声波滤波器与检波器依次接入MCU；并且为便于GPS及GSM干扰信号检测设备的整体化设置，本实施例中的放大器、声波滤波器与检波器均置于信号检测板上，方向性天线最好采用平板天线；通过前述的结构设置，使方向性天线接收射频信号频段的范围为890MHz～1590MHz，接收GPS射频信号频段为1575.42MHz。
进一步的，发明人在具体试验中还发现，上述结构的干扰信号测向定位系统在使用中，可能将移动通信运营商的GSM基站误判为干扰源，因此对上述实施例中的系统进行了改进，具体为在GPS及GSM干扰信号检测设备中增设一个GSM信号收发模块，并将该GSM信号收发模块接入MCU，使得MCU可通过GSM信号收发模块接入GSM天线，用于由MCU根据GSM信号收发模块的GSM在网状态，判断当前超出其内部预设门限电平强度的GSM信号的信号源，是否为GSM基站，从而保证系统使用中不会将前述的GSM基站误判为干扰源；并且GSM信号收发模块亦需要置于信号检测板上。
另一方面，在本实施例中，为保证系统检测到GPS及GSM干扰信号后能及时提醒使用者，亦可再在上述GPS及GSM干扰信号检测设备增设一个声光报警模块，并且该声光报警模块也需要接入MCU，用于当MCU判断当前GPS及GSM信号为GPS及GSM干扰信号时，同时通过声光报警模块进行报警；即一旦系统检测到的GPS及GSM信号出现超过设定门限电平的情况，GPS及GSM干扰信号检测设备一方面通过声光报警模块进行报警，另一方面通过无线WIFI网络将检测到的信号电平传输至报警终端上进行告警显示。
正如上述所提到的，本发明的系统在使用中主要由两个应用场景，即移动式检测和固定式检测。其中移动式检测主要用于巡逻检测，通过将GPS及GSM干扰信号检测设备安装在执法车辆中或由执法人员随身携带，实时监控和检测识别周边行驶或停止的车辆是否发射干扰信号并上报到GPS及GSM干扰信号报警终端进行告警。执法车辆或执法人员可以根据GPS及GSM干扰信号报警终端上的告警显示，调整方向性天线的指向并通过向干扰信号能量加大的方向和位置逐步逼近，实现对干扰源的定位查找；系统在本应用场景中，可采用搭载ANDROID操作系统的智能手机作为报警终端，其ANDROID操作系统中运行有与MCU内置软件相配合的APP软件；用于由报警终端接收到来自于MCU的GPS及GSM干扰信号的电平时，在APP软件上显示当前GPS及GSM干扰信号的电平，并进行报警。
本发明中的GPS及GSM干扰信号检测设备为整体式结构，GPS及GSM干扰信号检测设备的外部还安装有智能手机托架，进而进一步的提升系统的整体性。在本应用场景中，由于系统中仅包括一台GPS及GSM干扰信号检测设备，此时，GPS及GSM干扰信号检测设备的WIFI接口模块将配置成AP模式，智能手机直接连接到GPS及GSM干扰信号检测设备的WIFI热点上。
固定式检测主要用于进行重点关口场所的监控式检测，通过将GPS及GSM干扰信号检测设备安装在关口检测站、高速路收费匝道等场所，实时监控和检测识别通行车辆是否发射干扰信号并传输至报警终端进行告警。固定式检测场景中既可以是单台GPS及GSM干扰信号检测设备和一个GPS及GSM干扰信号报警终端的独立工作，也可以是多台GPS及GSM干扰信号检测设备、一个WIFI无线路由器、一个GPS/GSM干扰信号报警终端的组网工作。
参考图4所示，为使系统能实现上述固定式检测的应用场景，GPS及GSM干扰信号检测设备为多个，每个GPS及GSM干扰信号检测设备的WIFI天线通过WIFI无线路由器接入报警终端；对于GPS及GSM干扰信号检测设备的数量，可根据固定式检测的区域进行确定，一般情况下其数量应控制在15台以下；当采用多台GPS及GSM干扰信号检测设备组成本发明的系统时，报警终端可采用搭载ANDROID操作系统的平板电脑，并且ANDROID操作系统中运行有与MCU内置软件相配合的APP软件；用于由报警终端接收到来自于MCU的GPS及GSM干扰信号的电平时，在APP软件上显示当前GPS及GSM干扰信号的电平，并进行报警，平板电脑的屏幕更大，更便于操作，适于同时对多台GPS及GSM干扰信号检测设备传输的电平进行查看和管理。
在本应用场景中，如果系统进行组网工作，就可以根据各台GPS及GSM干扰信号检测设备的指向范围、干扰信号能量的大小、以及随着干扰源移动带来的干扰能量的变化情况，实现对干扰源的定位和跟踪。
此外，上述的WIFI接口模块上还设有配网按键，用于由配网按键控制WIFI接口模块通过WIFI天线与WIFI无线路由器或报警终端相连接。
正如上述所提到的，由于智能手机与平板电脑均具有拍照和存储的功能，因而可在报警时对GPS及GSM干扰信号检测设备的正面进行拍照并记录报警日志，从而实现报警情况的回溯，为事后追踪提供辅助，前述的图像及日志数据亦可通过其系统中的APP软件进行管理。
基于本发明上述的实施例，再次对本发明的实现原理说明如下，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明：
目前市面上所有安装在被盗车辆上或隐匿被盗车辆的集装箱卡车上的GPS及GSM信号干扰器均采用压制式干扰器。这类干扰器为了实现对GPS信号及GSM信号的干扰，必须发射功率较大的干扰信号来实现对GPS信号或GSM信号本身的压制。利用这个特点，我们可以通过检测在GPS信号和GSM信号所在的无线电频段范围内是否存在远强于GPS信号和GSM信号正常功率电平的能量，就可以判定是否存在压制式干扰信号，且通过方向性天线的测向和比幅逼近实现GPS及GSM信号干扰器的测向和定位。
在基于检波实现的GPS及GSM干扰器测向定位系统中，GPS及GSM干扰信号检测主要是通过GPS及GSM干扰信号检测设备来实现的。系统配套的GPS/GSM干扰信号报警终端和WIFI无线路由器主要是用于实现在发现GPS及GSM干扰信号时的报警，本身不参与GPS及GSM干扰信号的发现和判断。GPS及GSM干扰信号检测设备通过方向性天线接收890MHz～1590MHz频段范围内的无线电射频信号，经射频放大、滤波、900M频段的GSM信号(930MHz～960MHz)和GPS信号(1575.42MHz)的检波后传入MCU(STM32微处理器)，MCU中运行的信号检测软件再根据检波的结果判定在GPS信号和GSM信号所在的无线电频段范围内是否存在超过设定门限电平的情况。一旦检测到出现超过设定门限电平的情况，设备一方面通过声光报警模块进行报警，另一方面通过无线WIFI网络将检测到的信号电平传到GPS/GSM干扰信号报警终端上进行告警显示。
在只有一台GPS及GSM干扰信号检测设备时，如果系统本身工作在移动式检测场景下，用户可以根据GPS/GSM干扰信号报警终端上的告警显示，调整方向性天线的指向并通过向干扰信号能量加大的方向和位置逐步逼近，实现对干扰源的定位查找。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和及或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和及或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (7)

1.一种基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于所述的系统包括GPS及GSM干扰信号检测设备与报警终端，其中：
所述GPS及GSM干扰信号检测设备包括WIFI天线、方向性天线与信号检测板，所述信号检测板上设有MCU，所述方向性天线依次通过放大器、声波滤波器与检波器接入MCU，用于由方向性天线接收正面30度方向GPS及GSM信号，并进行正面10度方向GPS及GSM信号的测向，且将GPS及GSM信号通过放大器、声波滤波器与检波器传输至MCU；
所述WIFI天线通过WIFI接口模块接入MCU；且所述MCU通过WIFI接口模块与WIFI天线接入报警终端；
用于由MCU判断当前GPS及GSM信号的电平强度，是否超出其内部预设的门限电平的强度，如判断结果为是，则判定为GPS及GSM干扰信号，并驱动WIFI接口模块通过WIFI天线将当前GPS及GSM干扰信号的电平传输至报警终端；反之则继续等待；
所述方向性天线还接入一分二射频功分器，所述一分二射频功分器的两个接口通过各自的放大器、声波滤波器与检波器依次接入MCU；所述放大器、声波滤波器与检波器均置于信号检测板上；所述方向性天线接收射频信号频段的范围为890MHz～1590MHz，接收GPS射频信号频段为1575.42MHz；
所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括GSM信号收发模块，所述GSM信号收发模块接入MCU，所述MCU通过GSM信号收发模块接入GSM天线，用于由MCU根据GSM信号收发模块的GSM在网状态，判断当前超出其内部预设门限电平强度的GSM信号的信号源，是否为GSM基站；所述GSM信号收发模块置于信号检测板上。
2.根据权利要求1所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括声光报警模块，所述声光报警模块也接入MCU，用于当MCU判断当前GPS及GSM信号为GPS及GSM干扰信号时，同时通过声光报警模块进行报警。
3.根据权利要求1所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述GPS及GSM干扰信号检测设备为多个，每个GPS及GSM干扰信号检测设备的WIFI天线通过WIFI无线路由器接入报警终端。
4.根据权利要求1所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述GPS及GSM干扰信号检测设备还包括电源模块，所述电源模块接入MCU，所述MCU通过电源模块接入蓄电池。
5.根据权利要求1所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述报警终端为搭载ANDROID操作系统的智能手机或平板电脑，所述ANDROID操作系统中运行有与MCU内置软件相配合的APP软件；用于由报警终端接收到来自于MCU的GPS及GSM干扰信号的电平时，在APP软件上显示当前GPS及GSM干扰信号的电平，并进行报警。
6.根据权利要求5所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述GPS及GSM干扰信号检测设备为整体式结构，所述GPS及GSM干扰信号检测设备的外部还安装有智能手机托架。
7.根据权利要求1所述的基于检波的GPS及GSM干扰信号测向定位系统，其特征在于：所述WIFI接口模块上还设有配网按键，用于由配网按键控制WIFI接口模块通过WIFI天线与WIFI无线路由器或报警终端相连接。
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