CN108810952A - 一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统与方法 - Google Patents

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CN108810952A CN201811038741.3A CN201811038741A CN108810952A CN 108810952 A CN108810952 A CN 108810952A CN 201811038741 A CN201811038741 A CN 201811038741A CN 108810952 A CN108810952 A CN 108810952A
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shielding
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陈晓
李冠键
丁勇
覃义
熊宁
赵曦
陈兆
刘锦玲
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    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic

Abstract

本发明公开一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统与方法，不是简单对干扰信号进行强度检测分级，而是检测当前电磁环境下有用信号和干扰信号并完成全信号空间强度分布预测，计算空间干信比，结合以干信比为基础的实际防护效果分级标准进行效能评估，同时利用后台数据处理系统快速实时地对整个空间分布进行了预测。为此，本发明可对整个保密场所的保密效果进行评估，获取整个场所的保密防护等级、信号屏蔽前的场强、屏蔽后的场强、干信比等信息。同时可对整个场所屏蔽前后信号场强预测、屏蔽器对人体身体的影响指标、保密场所布置分析等，并将采集到的数据和分析后的结果进行保存，方便日后分析，从而对通信信号干扰器的干扰效能进行科学评估。

Description

一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统与方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统与方法。
背景技术
移动信号通信信号干扰器是针对各类考场、学校、加油站、法庭、会议中心、政府、金融、监狱、公安、军事重地等禁止使用手机的涉密场所，对无线通信信号进行屏蔽的一种装置，其大多采用压制式干扰方式，以阻断下行链路移动通信信号。虽然目前市场上充斥着各种各样的信号通信信号干扰器，但是针对干扰效能评估的仪器基本空缺。经过与中国移动、联通、电信、无线电管理委员会联合研究，同时与保密单位、相关厂商进行市场调研，发现目前仅有的一些防护效能检测仪器基本都是在仪器终端进行了简单的干扰信号强度检测，且未进行科学评估。
发明内容
本发明针对目前无法对移动信号通信信号干扰器进行干扰效能评估的问题，提供一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统与方法。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其具有包括步骤如下：
步骤1、将目标场景以设定的步长进行网格划分，每个网格为一个评估点；
步骤2、从所有评估点中选择一部分点作为测试点，并利用信号采集器实际测量这些测试点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；
步骤3、将除测试点之外剩余的评估点作为预测点，并采用k近邻非参数核回归算法预测这些预测点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；
步骤4、利用步骤2和步骤3所得到的各个评估点在不同通信制式下，屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值，计算各个评估点在不同通信制式下的干信比；
步骤5、将步骤4所得到的干信比与预先设定的干扰防护效能差值分级标准进行对比分析，进而确定各个评估点在不同通信制式下的干扰等级，由此完成通信信号干扰器在目标场景中的干扰效能评估。
上述步骤3中，在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽前的信号场强值来预测预测点在屏蔽前的信号场强值；在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽后的信号场强值来预测预测点在屏蔽后的信号场强值。
上述步骤3中，采用k近邻非参数核回归算法预测测试点的信号场强值的具体过程如下：
步骤3.1、对于目标场景中的每个预测点，利用步骤2所测量得到的测试点的信号场强值去预测其信号场强值，此时测试点视为已知点(Xi,Yi)，预测点视为待求未知点(x,y)，即：
步骤3.1.1、计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤3.1.2、选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式分别估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2×Rk为直径的圆形窗口或2×Rk为边长的正方形窗口内已知点的个数；
步骤3.2、对于目标场景中的每个测试点，利用步骤3.1所预测得到的预测点的信号场强值去预测其信号场强值，此时预测点视为已知点(Xi,Yi)，测试点视为未知点(x,y)，即：
步骤3.2.1、计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤3.2.2、选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式分别估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2×Rk为直径的圆形窗口或2×Rk为边长的正方形窗口内已知点的个数；
步骤3.3、将步骤3.2所预测出的测试点在6个窗宽下所对应的信号场强值分别与步骤2所测量出的测试点的信号场强值进行比较，并统计出所有测试点在哪个窗宽Rk下所预测出的信号场强值的准确度最高，则该窗宽Rk所对应的步骤3.1所预测出的各个预测点的信号场强值即为该预测点的信号场强值。
所述通信制式包括移动2G GSM900 934MHz～954MHz、移动2G DCS1800 1805MHz～1830MHz、移动3G TD SCDMA 2010MHz～2025MHz、移动4G TDD LTE 1880MHz～1905MHz、移动4G TDD LTE 2320MHz～2370MHz、移动4G TDD LTE 2575MHz～2635MHz、联通2G GSM900954MHz～960MHz、联通2G DCS1800 1830MHz～1840MHz、联通3G WCDMA 2130MHz～2145MHz、联通4G TDD LTE 2300MHz～2320MHz、联通4G TDD LTE 2555MHz～2575MHz、联通4G FDDLTE 1840MHz～1860MHz、联通4G FDD LTE 2145MHz～2170MHz、电信2G CDMA 1X 870MHz～885MHz、电信3G EV DO 870MHz～885MHz、电信4G TDD LTE 2370MHz～2390MHz、电信4G TDDLTE 2635MHz～2655MHz、电信4G FDD LTE 1860MHz～1875MHz和/或电信4G FDD LTE2110MHz～2130MHz。
上述步骤2中，所选取的测试点的需结合目标场景和信号采集器的精度进行布点选择。
上述步骤2还进一步包括如下过程：在后续步骤3的预测过程中，一旦发现预测精度欠佳时，则需要增加测试点，即再从评估点再选取一部分作为测试点，并利用信号采集器实际测量这些测试点在所有通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值。
上述步骤4中，干信比Sdef为：
Sdef＝Pa_min-Pb_max
式中，Pa_min为屏蔽后的信号场强值，Pb_max为屏蔽前的信号场强值。
上述步骤5中，预先设定的干扰防护效能差值分级标准如下：
上述步骤5还进一步包括如下过程：将所得到的各个评估点的干扰等通过绘图方式呈现出来。
实现上述方法的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统，其主要由信号采集器、无线数据传输单元和后台评估系统组成。信号采集器，用于测量各个测试点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值。无线数据传输单元，用于将信号采集器所采集的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值传送至后台评估系统。后台评估系统，包括场景管理器、数据库、数据处理模块、干扰等级评估模块和结果显示模块：其中场景管理器，对现实的目标场景进行建模，生成对应的虚拟场景，并在虚拟场景中进行网格划分和选取测试点，以构建一个合理的测试点的布点方案，同时将测试点方案发送至信号采集器，使得信号采集器按照该方案进行测试点信号场强值测试；数据库，对信号采集器采集的预测点的屏蔽前和屏蔽后的信号场强值数据经过结构化和异常数据剔除处理后进行存储；数据处理模块，使用测试点的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值，采用k近邻非参数核回归对每个预测点的屏蔽前和屏蔽后的场强值进行预测；干扰等级评估模块，将所有评估点的屏蔽前后干信比与预先设定的干扰效能差值分级标准进行对比分析场景中各个评估点的干扰等级；结果显示模块，将所有评估点的干扰等级在虚拟场景中进行显示。
与现有技术相比，本发明不是简单对干扰信号进行强度检测分级，而是检测当前电磁环境下有用信号和干扰信号并完成全信号空间强度分布预测，计算空间干信比，结合以干信比为基础的实际防护效果分级标准进行效能评估，同时利用后台数据处理系统快速实时地对整个空间分布进行了预测。为此，本发明可对整个保密场所的保密效果进行评估，获取整个场所的保密防护等级、信号屏蔽前的场强、屏蔽后的场强、干信比等信息。同时可对整个场所屏蔽前后信号场强预测、屏蔽器对人体身体的影响指标、保密场所布置分析等，并将采集到的数据和分析后的结果进行保存，方便日后分析，从而对通信信号干扰器的干扰效能进行科学评估。
附图说明
图1为一种无线通信信号及干扰防护效果检测评估方法流程图。
图2为一种无线通信信号及干扰防护效能检测评估系统的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
为方便后续说明，现对相关术语进行说明：
一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，如图1所示，其具体包括步骤如下：
步骤(1)目标场景的划分。
首先选定一个待测的目标场景，该目标场景中存在着各种运营商的移动通信信号。当在该场景中放入通信信号干扰器后，且通信信号干扰器开启前，目标场景中仅存在原移动通信信号；而当通信信号干扰器开启后，则目标场景中存在原信号和通信信号干扰器所发出的干扰信号。接着使用米尺测量出目标场景的大小，并在后台系统软件的场景管理中将参数输入，从而生成一个对应的带坐标的虚拟场景(xi,yi)，坐标轴的步长在生成的虚拟场景时设定。最后，用坐标轴步长将整个虚拟场景分为若干个网格(评估点)，也即将目标场景对应地划分为若干个评估点。
步骤(2)测试点的选取。
从所有的评估点中选择一部分点作为测试点，即在虚拟场景中构建一个合理的测试点的布点方案，测试点的数量和位置均可选择，其坐标表示为(Xi,Yi)。测试点的布点数量和位置需根据目标场景的大小来合理选择，若测试点的数量越多，距离越近，虽然后续预测和评估效果越好，但是会增加测试的工作量，若测试点的数量越少，距离越远，虽然工作量会减少，但是后续预测和评估效果越差。在较为规则的场景中，测试点的方案可选择等距布点、均匀布点、菱形交叉布点等；在较为复杂的场景中，测试点的布点方案需结合场景和仪器精度进行布点选择。而在后续预测过程中，发现预测精度欠佳需要通过增加测试点来提高预测精度时，此时可在原布点方案的基础上增加测试点，但原布点方案中的测试点不可改动，以通过扩大样本量来提高预测精度。然后将各个测试点的坐标根据步长换算成实际距离，使用米尺在实际场景中找出各个测试点，并作标记，测试点的位置精度必须小于步长。
步骤(3)采用信号采集器实际测量测试点(Xi,Yi)的信号场强值Zi。
按照之前确定的测试点的布点方案，对每一个测试点进行通信信号干扰器开启前(屏蔽前)和通信信号干扰器开启后(屏蔽后)的信号场强值数据进行采集。首先，不打开通信信号干扰器，信号采集器一次性将19种通信制式的数据全部采集，得到屏蔽前信号场强值数据；之后，打开通信信号干扰器，信号采集器一次性将19种通信制式的数据全部采集，得到屏蔽后信号场强值数据。
信号场强值数据采集使用手持式全频段移动通信信号采集器，该信号采集器基于无线频谱监测仪研制而成，可采集移动通信制式共19种，具体为：移动2G GSM900(934MHz～954MHz)、移动2G DCS1800(1805MHz～1830MHz)、移动3G TD SCDMA(2010MHz～2025MHz)、移动4G TDD LTE(1880MHz～1905MHz、2320MHz～2370MHz、2575MHz～2635MHz)、联通2GGSM900(954MHz～960MHz)、联通2G DCS1800(1830MHz～1840MHz)、联通3G WCDMA(2130MHz～2145MHz)、联通4G TDD LTE(2300MHz～2320MHz、2555MHz～2575MHz)、联通4G FDD LTE(1840MHz～1860MHz、2145MHz～2170MHz)、电信2G CDMA 1X(870MHz～885MHz)、电信3G EVDO(870MHz～885MHz)、电信4G TDD LTE(2370MHz～2390MHz、2635MHz～2655MHz)、电信4GFDD LTE(1860MHz～1875MHz、2110MHz～2130MHz)，该信号采集器在对每一种制式进行数据采集时进行700ms扫描，生成一条轨迹线，在轨迹线中分别选择最大值和最小值取对数作为屏蔽前后信号场强值。
步骤(4)预测点的选取。
将除测试点之外的所有评估点作为预测点。
步骤(5)采用k近邻非参数核回归算法预测预测点的信号场强值。
回归分析是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法，它分析现象之间相关的具体形式，确定其因果关系，并用数学模型来表现其具体关系，广泛应用于数据分析和预测分析中。回归函数形式自由，受约束少，对数据的分布一般不做任何要求，适应能力强，稳健性高，回归模型完全由数据驱动，模型精度高，对于非线性、非其次问题，有非常好的效果。如下式(X1,Y1)，(X2,Y2)…(Xn,Yn)为已知给定样本空间中独立同分布的二维随机变量，待预测的变量Z可以表示为在给定x＝xi，y＝yi的条件期望其数值用下式估计：
其中，(Xi,Yi)表示已知点，Zi表示已知测试点(Xi,Yi)对应的场强值，根据布点方案实际测量得到。(xi,yi)表示预测点，直接由待预测的点给出。R表示窗宽，计算所有已知点(Xi,Yi)与待预测的某一点(xi,yi)的距离d，将所有距离d从小到大排序，然后分别取距离待预测的那一点(xi,yi)第k(k＝2,3,4,5,6,7)近的距离作为作为候选的窗宽值R，用公式R＝d(k)，也就是说k的值从2取到7，而其对应的距离作为候选窗宽值，，然后分别计算各自对应的场强值。本发明窗口形状有圆形和矩形，最终的窗宽大小根据系统对预测过后选取最优的窗宽以确定。核函数K为R*R中一个适当的有界对称密度函数，I(x,y)为示性函数，用来表示是否在窗内。核函数K表达式如下：
最终的窗宽大小根据系统对预测过后所有结果中选精度最高的结果对应的窗宽，即最优的k值予以确定。具体确定方法为，依次代入候选窗宽R＝d(k)(k＝2,3,4,5,6,7)的窗宽值，然后选择属于窗内的实测点作为用来预测的样本点，n即为用来预测的样本点的总数量，具体判断方法为，
a.当窗口类型为方形区域时：
b.当窗口类型为圆形区域时：
将已知的位于窗内的实测点坐标(Xi,Yi)，和其对应的实测信号场强值Zi，候选窗宽R值以及待预测的点(xi,yi)代入上式非参数数核回归模型，得到即点(xi,yi)的信号场强值。
根据不同k(k＝2,3,4,5,6,7)值预测得到所有点场强值，包括实测点位置的场强值也再利用算法预测一遍和预测点，然后利用实测点场强值减去实测点对应位置预测出的场强值后取绝对值小于2dB的点数除以实测点数得到的百分比作为准确度，系统选取准确度最高时所用到kopt值作为最优的kopt值，而相应的R＝d(kopt)值就为即为最终的窗宽，而最优的kopt对应的预测出来的预测点场强值即点(xi,yi)最终的预测信号场强值。再加上预先实测的场强值，即整个目标区域的信号场强值均可得到。
基于预测点所实测出的从坐标(0，0)处开始按步长预测场景内每一个点(xi,yi)的屏蔽前后信号场强值，每预测完一个点，将该点加入实测的样本点序列，即(Xn+i,Yn+i)＝(xi,yi)、Zn+i＝zi，不断扩大样本量，直至将所有点预测完。
在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽前的信号场强值来预测预测点在屏蔽前的信号场强值。在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽后的信号场强值来预测预测点在屏蔽后的信号场强值。对于屏蔽前后的信号场强值，分别采用k近邻非参数核回归算法预测测试点的信号场强值的具体过程如下：
步骤(5.1)对于目标场景中的每个预测点，利用步骤(3)所测量得到的测试点的信号场强值去预测其信号场强值，此时测试点视为已知点(Xi,Yi)，预测点视为待求未知点(x,y)，即：
步骤(5.1.1)计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤(5.1.2)选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，当选择圆形窗口时，n表示以待求未知点(x,y)为中心，Rk为半径的圆形窗口内已知点的个数，当选择方形窗口，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2Rk为边长的方形窗口内已知点的个数；
步骤(5.2)对于目标场景中的每个测试点，利用步骤(5.1)所预测得到的预测点的信号场强值去预测其信号场强值，此时预测点视为已知点(Xi,Yi)，测试点视为未知点(x,y)，即：
步骤(5.2.1)计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤(5.2.2)选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，当选择圆形窗口时，n表示以待求未知点(x,y)为中心，Rk为半径的圆形窗口内已知点的个数，当选择方形窗口时，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2Rk为边长的方形窗口内已知点的个数；
步骤(5.3)将步骤(5.2)所预测出的测试点在6个窗宽下所对应的预测的信号场强值与步骤(3)所测量出的测试点的实测的信号场强值进行比较，并统计出所有测试点在哪个窗宽Rk下所预测出的信号场强值的准确度最高(即预测值与实测值的误差值最小)，则该窗宽Rk所对应的步骤(5.2)所预测出的各个预测点的信号场强值即为该预测点的信号场强值。
步骤(6)计算各个评估点的干信比。
由于信号采集器测试输出的原始数据已经表示为对数形式，所以求取屏蔽后信号和屏蔽前信号的比值即干信比Sdef，即使是预测出来的单位和原始数据相同，可以简化表示为屏蔽后的场强值减去屏蔽前场强值的差值：
其中，Pa_min为屏蔽后场强值，Pb_max为屏蔽前场强值。
步骤(7)利用干信比对各个评估点的干扰效果进行评估。
将各个评估点的干信比Sdef(dB)，与预先设定的干扰防护效能差值分级标准进行对比分析场景中各个评估点的干扰等级，分级标准如表1所示。
表1 干扰防护效能差值等级划分标准
评估点的干信比 分级评估
Sdef(dB)≥12dB 安全
12dB≥Sdef(dB)≥9dB 低风险
9dB≥Sdef(dB)≥6dB 中风险
6dB≥Sdef(dB)≥3dB 高风险
3dB≥Sdef(dB) 不合格
基于表1的干扰防护效能差值等级划分标准，当差值Sdef(dB)在”≥12dB”时，表示干扰防护效果为”安全”；当差值Sdef(dB)在”12dB”到”9dB”之间时，表示干扰防护效果为”低风险”；当差值Sdef(dB)在”9dB”到”6dB”之间时，表示干扰防护效果为”中风险”；当差值Sdef(dB)在”6dB”到”3dB”之间时，表示干扰防护效果为”高风险”；当差值Sdef(dB)在”≤3dB”时，表示干扰防护效果为”不合格”。
步骤(8)在完成了各个评估点的干扰等级评估后，为了更为直观地显示目标场景的干扰效果，将所得到的各个评估点的干扰等通过3D画图呈现出来，并将数据存储到本地。
基于上述方法所设计的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统，如图2所示，主要由信号采集器、无线数据传输单元和后台评估系统组成。
信号采集器，用于测量各个测试点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值。在本实施例中，信号采集器基于无线频谱仪原理，为手持式全频段移动通信信号采集器，其能够实时监测环境内1Mhz-5Ghz无线信号指标(包含5G制式中的3000Mhz-5000Mhz频段)。
无线数据传输单元，用于将信号采集器所采集的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值传送至后台评估系统。在本发明中，传输模块可以采用无线或有线方式，其作用是实现信号采集器与后台评估系统之间的通信，其可以是WIFI通信模块、U盘或数据线。
后台评估系统，利用k近邻非参数核回归算法预测剩余评估点即预测点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；再将每个评估点在不同通信制式下屏蔽前后的干信比，与预先设定的干扰防护效能差值分级标准进行对比分析，完成通信信号干扰器在目标场景中的干扰效能评估。在本发明中，后台评估系统可以布置在PC机上，也可以部署在其他终端或移动终端的微处理系统中，该系统包括场景管理器、数据库、数据处理模块、干扰等级评估模块和结果显示模块。
场景管理器，在后台软件中对现实的目标场景进行建模，生成对应的虚拟场景并在虚拟场景中进行布点，以构建一个合理的布点方案。在后期需要提高预测精度时，在不改动原有测试点的基础上，可在虚拟场景中继续插入新的测试点，加大布点密度，扩大样本量，以此提高预测精度。生成的虚拟场景将保存在本地，方便以后显示评估效果调用，同时将布点方案传输至信号采集器，使得信号采集器按照同一个测试方案进行测试，实测点坐标与后台评估系统保持一致。
数据库，将信号采集器采集的场强数据经过结构化和异常数据剔除处理后存储到数据库，空间场强数据预测、评估结果同时也存储到数据库，以便日后分析查看。
数据处理模块，使用测试点的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值，采用k近邻非参数核回归对每个预测点的屏蔽前后场强值进行预测，并将预测得到的结果即屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值放入样本点序列中，扩大样本量，对场景内所有点都进行预测。再由系统对各个k值预测的精度进行对比，选出预测精度最高的k值作为最终结果输出时k的取值。其中还包含预测模型参数设置模块，根据实际场景和现实需求对预测模型参数进行设置，窗型选择、算法选择、通信制式选择、核函数选择、预测方式选择、步长大小等。
干扰等级评估模块，将所有评估点的屏蔽前后干信比与预先设定的干扰效能差值分级标准进行对比分析场景中各个评估点的干扰等级，并给出有效干扰范围。
结果显示模块，该模块的结果显示分为两种形式：总览显示和细节显示。总览显示以3D画图的方式将干扰防护效果呈现出来，以最直观的感受了解干扰防护效能。细节显示则是以文档的方式显示每个评估点的屏蔽前信号场强值和屏蔽后信号场强值以及该点的干扰防护效果评级。预测完成后可选择数据输出保存，保存的数据以txt的格式存于本地。
本发明公开一种无线通信信号及干扰防护效能检测评估系统与方法，通过信号采集器将实时采集到的基站下行信号及屏蔽干扰信号用频谱迹线的方式显示并计算两者的场强比。通过这种物理层面的客观测量方法，评估干扰防护的效果。同时可对场景进行建模，构建布点方案，而后采用无线传输方式实时传输采集数据，并使用k近邻非参数核回归算法分别对监测区域各个点的屏蔽前后信号场强值进行预测，计算屏蔽后信号场强值减去屏蔽前信号场强值得到屏蔽前后信号干信比，与根据实际干扰防护效果得出的差值等级划分标准进行对比，得到各个点的干扰防护效果，进而得到该电磁环境干扰防护效能。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，其具有包括步骤如下：
步骤1、将目标场景以设定的步长进行网格划分，每个网格为一个评估点；
步骤2、从所有评估点中选择一部分点作为测试点，并利用信号采集器实际测量这些测试点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；
步骤3、将除测试点之外剩余的评估点作为预测点，并采用k近邻非参数核回归算法预测这些预测点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；
步骤4、利用步骤2和步骤3所得到的各个评估点在不同通信制式下，屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值，计算各个评估点在不同通信制式下的干信比；
步骤5、将步骤4所得到的干信比与预先设定的干扰防护效能差值分级标准进行对比分析，进而确定各个评估点在不同通信制式下的干扰等级，由此完成通信信号干扰器在目标场景中的干扰效能评估。
2.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤3中，在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽前的信号场强值来预测预测点在屏蔽前的信号场强值；在不同通信制式下，分别利用测试点在屏蔽后的信号场强值来预测预测点在屏蔽后的信号场强值。
3.根据权利要求1或2所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤3中，采用k近邻非参数核回归算法预测测试点的信号场强值的具体过程如下：
步骤3.1、对于目标场景中的每个预测点，利用步骤2所测量得到的测试点的信号场强值去预测其信号场强值，此时测试点视为已知点(Xi,Yi)，预测点视为待求未知点(x,y)，即：
步骤3.1.1、计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤3.1.2、选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式分别估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2×Rk为直径的圆形窗口或2×Rk为边长的正方形窗口内已知点的个数；
步骤3.2、对于目标场景中的每个测试点，利用步骤3.1所预测得到的预测点的信号场强值去预测其信号场强值，此时预测点视为已知点(Xi,Yi)，测试点视为未知点(x,y)，即：
步骤3.2.1、计算待求未知点(x,y)与所有已知点(Xi,Yi)的距离，并对该距离进行从小到大排序；
步骤3.2.2、选择排列在第2-7位的距离作为候选的窗宽Rk，其中k＝2,3,4,5,6,7，并根据下式分别估计待求未知点(x,y)在6个窗宽下所对应的信号场强值
式中，(x,y)表示待求未知点的坐标，(Xi,Yi)表示已知点的坐标，Rk表示窗宽，Zi表示已知点(Xi,Yi)的信号场强值，n表示以待求未知点(x,y)为中心，2×Rk为直径的圆形窗口或2×Rk为边长的正方形窗口内已知点的个数；
步骤3.3、将步骤3.2所预测出的测试点在6个窗宽下所对应的信号场强值分别与步骤2所测量出的测试点的信号场强值进行比较，并统计出所有测试点在哪个窗宽Rk下所预测出的信号场强值的准确度最高，则该窗宽Rk所对应的步骤3.1所预测出的各个预测点的信号场强值即为该预测点的信号场强值。
4.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，所述通信制式包括移动2G GSM900 934MHz～954MHz、移动2G DCS1800 1805MHz～1830MHz、移动3G TD SCDMA 2010MHz～2025MHz、移动4G TDD LTE 1880MHz～1905MHz、移动4G TDD LTE2320MHz～2370MHz、移动4G TDD LTE 2575MHz～2635MHz、联通2G GSM900 954MHz～960MHz、联通2G DCS1800 1830MHz～1840MHz、联通3G WCDMA 2130MHz～2145MHz、联通4GTDD LTE 2300MHz～2320MHz、联通4G TDD LTE 2555MHz～2575MHz、联通4G FDD LTE1840MHz～1860MHz、联通4G FDD LTE 2145MHz～2170MHz、电信2G CDMA 1X 870MHz～885MHz、电信3G EV DO 870MHz～885MHz、电信4G TDD LTE 2370MHz～2390MHz、电信4G TDDLTE 2635MHz～2655MHz、电信4G FDD LTE 1860MHz～1875MHz和/或电信4GFDD LTE2110MHz～2130MHz。
5.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤2中，所选取的测试点的需结合目标场景和信号采集器的精度进行布点选择。
6.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤2还进一步包括如下过程：在后续步骤3的预测过程中，一旦发现预测精度欠佳时，则需要增加测试点，即再从评估点再选取一部分作为测试点，并利用信号采集器实际测量这些测试点在所有通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值。
7.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤4中，干信比Sdef为：
Sdef＝Pa_min-Pb_max
式中，Pa_min为屏蔽后的信号场强值，Pb_max为屏蔽前的信号场强值。
8.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤5中，预先设定的干扰防护效能差值分级标准如下：
9.根据权利要求1所述的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估方法，其特征是，步骤5还进一步包括如下过程：将所得到的各个评估点的干扰等通过绘图方式呈现出来。
10.实现权利要求1所述方法的一种无线通信信号干扰防护效能检测评估系统，其特征是，其主要由信号采集器、无线数据传输单元和后台评估系统组成；
信号采集器，用于测量各个测试点在不同通信制式下，通信信号干扰器开启前即屏蔽前的信号场强值与通信信号干扰器开启后即屏蔽后的信号场强值；
无线数据传输单元，用于将信号采集器所采集的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值传送至后台评估系统；
后台评估系统，包括场景管理器、数据库、数据处理模块、干扰等级评估模块和结果显示模块：其中
场景管理器，对现实的目标场景进行建模，生成对应的虚拟场景，并在虚拟场景中进行网格划分和选取测试点，以构建一个合理的测试点的布点方案，同时将测试点方案发送至信号采集器，使得信号采集器按照该方案进行测试点信号场强值测试；
数据库，对信号采集器采集的预测点的屏蔽前和屏蔽后的信号场强值数据经过结构化和异常数据剔除处理后进行存储；
数据处理模块，使用测试点的屏蔽前的信号场强值和屏蔽后的信号场强值，采用k近邻非参数核回归对每个预测点的屏蔽前和屏蔽后的场强值进行预测；
干扰等级评估模块，将所有评估点的屏蔽前后干信比与预先设定的干扰效能差值分级标准进行对比分析场景中各个评估点的干扰等级；
结果显示模块，将所有评估点的干扰等级在虚拟场景中进行显示。
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