CN108512617A - 一种航空频段潜在干扰自动预警方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了通信领域中的一种航空频段潜在干扰自动预警方法及设备，该方法包括启动并利用监测数据形成调频广播频段信号特征库、设定特征模板、进行航空频段潜在干扰预警以及进行新信号预警处理等步骤；该设备包括搜索接收机、多通道控守设备以及多通道语音记录设备，各个部分通过接收天线进行信号传输。本发明通过对可疑干扰源频段内所有信号（嫌疑频点）进行同时监测、分析，达到对可疑干扰源频段内新信号及嫌疑频点变化的快速预警，实现对航空频段潜在干扰的自动检测和预警。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体的说，是涉及一种航空频段潜在干扰自动预警方法及设备。
背景技术
在飞机的航行过程中大量的使用无线电进行通信、导航和监视，涉及到了多个无线电频段，主要无线电频段如下：
通信频段：118-137MHz的VHF地空通信台频段；
导航频段：75MHz的MK指点标频段，108-118MHz的VOR全向信标频段，108-112的LOC航向信标台频段，960-1215MHz的DME测距仪频段，328-336MHz的GP下滑台频段；
监视频段：1250-1350MHz一次雷达频段，1030/1090MHz二次雷达频段等。
目前航空频段干扰最多的频段是118-137MHz地空通信台频段，干扰源主要来自调频广播频段——黑广播电台的杂散、大功率广播电台故障后引起的互调或者杂散等。由于干扰多发生在高空，地面难以监测到被干扰信号，排查干扰源非常困难，因此极大地制约了航空干扰的解决，影响了航班的正常通信和飞行。
上述缺陷，值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种航空频段潜在干扰自动预警方法及设备。
本发明技术方案如下所述：
一方面，一种航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、终端设备通过网络启动系统，系统首次运行时，利用连续24小时的监测数据形成监测地点的调频广播频段信号特征库，包括了信号中心频率、带宽、出现时间段、信号随时间变化的功率曲线；
步骤2、对信号特征库中的每个信号设定特征模板，并存储设定的信号模板，同时取1分钟的语音作为语音特征；
步骤3、利用信号特征库进行航空频段潜在干扰预警；
步骤4、进行新信号预警处理。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤1的具体过程包括：
（1）搜索接收机对地空通信台的主要干扰源，即调频广播频段（87-108MHz）进行扫描，步进设置为25kHz，每次扫描得到一帧扫描频谱；
（2）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱；
（3）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限（5dB，可调整），得到功率门限值；
（4）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则（带宽200k，中心频率是100k的整数倍）进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表，并记录信号列表和每个信号发射时间；
（5）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数，统计并记录每个信号的特征参数和音频数据；
（6）分析结果实时发送到操作终端，实现每个信号的特征参数的统计和记录，同时实时记录每个信号的音频数据；
（7）重复步骤（1）-（6），满24小时则停止。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述步骤2中，特征模板设定包括对以下模板的设定：24小时功率变化曲线范围的设定；调制方式范围的设定：特征库中本信号出现的所有调制方式；占用带宽的范围：特征库中本信号出现的最大和最小占用带宽。
进一步的，24小时功率变化曲线范围的设定过程中：
（1）信号功率在24小时内的发射时段内功率波动小于3dB的，则认为是大信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；
（2）功率波动大于3dB小于10dB的则认为是中等信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；
（3）其它则认为是小信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值的最大值到最小值。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述步骤3中，具体包括：
（1）读取信号特征库的信号列表，并读取所有信号的模板特征；
（2）搜索接收机对地空通信台的主要干扰源，即调频广播频段（87-108MHz）进行扫描，步进设置为25kHz，每次扫描得到一帧扫描频谱；
（3）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱；
（4）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限（5dB，可调整），得到功率门限值；
（5）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则（带宽200k，中心频率是100k的整数倍）进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表；
（6）信号列表和信号特征库进行对比，特征库中没有的信号频点则产生新信号预警，包括信号频点、带宽、发射时间；
（7）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数，统计并记录每个信号的特征参数和音频数据；
（8）每个信号的特征参数和信号库中对应频点的特征模板进行对比；
（9）重复步骤（1）-（7）。
进一步的，在步骤（8）中：信号功率变化超过本时刻模板允许范围的则产生信号功率异常预警；信号的调制方式超过特征模板允许范围的则产生信号调制异常预警；信号的占用带宽超过特征模板允许范围的则产生信号带宽异常预警。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述步骤4中，人工分析新信号的出现时段，以及音频内容是否健康，如果能够听到台标，确认是新设定的合法台，则添加到信号特征库中。
另一方面，一种航空频段潜在干扰自动预警设备，其特征在于，包括搜索接收机、多通道控守设备以及多通道语音记录设备，
所述搜索接收机通过搜索接收机监测天线扫描调频广播频段信号得到信号列表；
所述多通道控守设备通过多通道控守设备监测天线实现32路调频广播信号的同时监测和分析；
所述多通道录音设备通过多通道录音设备监测天线实现32路调频广播信号的同时解调和录音；
所述搜索接收机、所述多通道控守设备以及所述多通道语音记录设备均与航空频段潜在干扰预警处理终端连接。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述航空频段潜在干扰预警处理终端为基于Windows的终端设备，其通过网络与所述搜索接收机、所述多通道控守设备以及所述多通道语音记录设备进行通信。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明通过对可疑干扰源频段内所有信号（嫌疑频点）进行同时监测、分析，达到对可疑干扰源频段内新信号及嫌疑频点变化的快速预警，实现对航空频段潜在干扰的自动检测和预警。
附图说明
图1为本发明信号特征库建立过程的流程图。
图2为本发明信号信号模板设定过程的流程图。
图3为本发明潜在干扰预警过程的流程图。
图4为本发明自动预警设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
一种航空频段潜在干扰自动预警方法，包括以下步骤：
步骤1、终端设备通过网络启动系统，系统首次运行时，利用连续24小时的监测数据形成监测地点的调频广播频段信号特征库，包括了信号中心频率、带宽、出现时间段、信号随时间变化的功率曲线。
步骤2、对信号特征库中的每个信号设定特征模板，并存储设定的信号模板，同时取1分钟的语音作为语音特征。
步骤3、利用信号特征库进行航空频段潜在干扰预警。
步骤4、进行新信号预警处理。
如图1所示，信号特征库建立过程，具体步骤如下：
1）终端设备通过网络启动搜索接收机、多通道控守设备和多通道录音设备开始工作。
2）搜索接收机对调频广播频段（87-108MHz）进行扫描，步进设置为25kHz，每次扫描得到一帧扫描频谱。
3）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱。
4）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限（5dB，可调整），得到功率门限值。
5）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则（带宽200k，中心频率是100k的整数倍）进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表，并记录信号列表和每个信号发射时间。
6）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数。
7）分析结果实时发送到操作终端，实现每个信号的特征参数的统计和记录，同时实时记录每个信号的音频数据。
8）重复1)-7)，满24小时则停止。
如图2所示，信号信号模板设定过程，具体步骤如下：
1）选择模板包含的内容：24小时功率变化曲线范围、调制方式范围、占用带宽的范围。
2）24小时功率变化曲线范围的设定：信号功率在24小时内的发射时段内功率波动小于3dB的，则认为是大信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；功率波动大于3dB小于10dB的则认为是中等信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；其它则认为是小信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值的最大值到最小值。
3）调制方式范围设定：特征库中本信号出现的所有调制方式。
4）占用带宽的范围：特征库中本信号出现的最大和最小占用带宽。
5）存储设定的信号模板。
如图3所示，潜在干扰预警过程，具体步骤如下：
1）读取信号特征库的信号列表，并读取所有信号的模板特征。
2）搜索接收机对调频广播频段（87-108MHz）进行扫描，步进设置为25kHz，每次扫描得到一帧扫描频谱。
3）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱。
4）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限（5dB，可调整），得到功率门限值。
5）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则（带宽200k，中心频率是100k的整数倍）进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表。
6）信号列表和信号特征库进行对比，特征库中没有的信号频点则产生新信号预警，包括信号频点、带宽、发射时间等。
7）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数，统计并记录每个信号的特征参数和音频数据。
8）每个信号的特征参数和信号库中对应频点的特征模板进行对比，信号功率变化超过本时刻模板允许范围的则产生信号异常预警，信号的调制方式超过特征模板允许范围的则产生信号异常预警，信号的占用带宽超过特征模板允许范围的则产生信号异常预警。
9）重复1)-7)。
如图4所示，一种航空频段潜在干扰自动预警的设备，包括：搜索接收机、多通道控守设备以及多通道语音记录设备。其中搜索接收机用于扫描87-108MHz得到信号列表；多通道控守设备用于实现32路调频广播信号的同时监测和分析；多通道语音记录设备用于实现32路调频广播信号的同时解调和录音。
搜索接收机：即宽带数字接收机，频段覆盖20-1500MHz，其包括了主要的航空通信、导航和监视频段，以及主要的干扰源频段；用于对航空重要频段及干扰源频段进行信号搜索，通过信号提取算法得到当前在发射状态的信号列表（包括信号中心频率和带宽参数），这个信号列表是另外两个设备工作的基础。
多通道控守设备：实现87-108MHz内32路信号的同时监测、分析和记录，搜索接收机输出的信号列表是本设备监测的基础，当信号列表中的数量多于32时，信号轮流监测，直到所有信号都被监测完。
多通道语音记录设备：实现87-108MHz内32路信号的同时解调和记录，搜索接收机输出的信号列表是本设备解调的基础，当信号列表中的数量多于32时，信号轮流解调，直到所有信号都被解调。
还包括接收天线和航空频段潜在干扰预警处理终端。接收天线包括搜索接收机的接收天线和多通道控守设备天线以及多通道语音记录设备天线；航空频段潜在干扰预警处理终端，是基于Windows的终端设备，通过网络与监测设备进行通信。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、终端设备通过网络启动系统，系统首次运行时，利用连续24小时的监测数据形成监测地点的调频广播频段信号特征库，包括了信号中心频率、带宽、出现时间段、信号随时间变化的功率曲线；
步骤2、对信号特征库中的每个信号设定特征模板，并存储设定的信号模板，同时取1分钟的语音作为语音特征；
步骤3、利用信号特征库进行航空频段潜在干扰预警；
步骤4、进行新信号预警处理。
2.根据权利要求1所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程包括：
（1）搜索接收机对地空通信台的主要干扰源，即调频广播频段进行扫描，每次扫描得到一帧扫描频谱；
（2）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱；
（3）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限，得到功率门限值；
（4）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表，并记录信号列表和每个信号发射时间；
（5）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数，统计并记录每个信号的特征参数和音频数据；
（6）分析结果实时发送到操作终端，实现每个信号的特征参数的统计和记录，同时实时记录每个信号的音频数据；
（7）重复步骤（1）-（6），满24小时则停止。
3.根据权利要求1所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，在所述步骤2中，特征模板设定包括对以下模板的设定：24小时功率变化曲线范围的设定、调制方式范围的设定、占用带宽的范围。
4.根据权利要求3所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，24小时功率变化曲线范围的设定过程中：
（1）信号功率在24小时内的发射时段内功率波动小于3dB的，则认为是大信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；
（2）功率波动大于3dB小于10dB的则认为是中等信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值；
（3）其它则认为是小信号，每个时刻的功率波动范围设定为特征库中的测量值的最大值到最小值。
5.根据权利要求1所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，在所述步骤3中，具体包括：
（1）读取信号特征库的信号列表，并读取所有信号的模板特征；
（2）搜索接收机对地空通信台的主要干扰源，即调频广播频段进行扫描，每次扫描得到一帧扫描频谱；
（3）1分钟内的扫描频谱按照频点进行均值统计，得到均值扫描频谱；
（4）对均值扫描频谱的所有频点的均值功率求平均，得到功率门限初值，叠加外部设定的最小信号峰值门限，得到功率门限值；
（5）均值扫描频谱中高于功率门限值的频点记录为信号，相邻两点都是信号则合并信号，利用调频广播频段信道划分规则进行信道化处理，得到调频广播频段的在发射状态的信号列表；
（6）信号列表和信号特征库进行对比，特征库中没有的信号频点则产生新信号预警；
（7）利用多通道控守设备和多通道录音设备对信号列表中的32个信号进行同时监测分析和录音，超过32个信号则按照1分钟的间隔轮流进行监测，保证5分钟内监测完所有信号，实时分析信号的调制方式、占用带宽、频偏指数等特征参数，统计并记录每个信号的特征参数和音频数据；
（8）每个信号的特征参数和信号库中对应频点的特征模板进行对比；
（9）重复步骤（1）-（7）。
6.根据权利要求5所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，在步骤（8）中：信号功率变化超过本时刻模板允许范围的则产生信号功率异常预警；信号的调制方式超过特征模板允许范围的则产生信号调制异常预警；信号的占用带宽超过特征模板允许范围的则产生信号带宽异常预警。
7.根据权利要求1所述的航空频段潜在干扰自动预警方法，其特征在于，在所述步骤4中，人工分析新信号的出现时段，以及音频内容是否健康，如果能够听到台标，确认是新设定的合法台，则添加到信号特征库中。
8.一种航空频段潜在干扰自动预警设备，其特征在于，包括搜索接收机、多通道控守设备以及多通道语音记录设备，
所述搜索接收机通过搜索接收机监测天线扫描调频广播频段信号得到信号列表；
所述多通道控守设备通过多通道控守设备监测天线实现32路调频广播信号的同时监测和分析；
所述多通道录音设备通过多通道录音设备监测天线实现32路调频广播信号的同时解调和录音；
所述搜索接收机、所述多通道控守设备以及所述多通道语音记录设备均与航空频段潜在干扰预警处理终端连接。
9.根据权利要求8所述的航空频段潜在干扰自动预警设备，其特征在于，所述航空频段潜在干扰预警处理终端为基于Windows的终端设备，其通过网络与所述搜索接收机、所述多通道控守设备以及所述多通道语音记录设备进行通信。
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| CN108512617B (zh) | 2020-11-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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