CN109981186B - 超短波全频段信号分选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线电监测领域，特别是一种应用在无线电中的宽带频谱数据对超短波信号进行自动提取的方法。首先采集频谱数据；然后获得有效频谱；接着进行噪底计算；然后进行频谱分段，对应不同的业务段；再然后对每个业务段进行门限计算，获得门限值；最后每个业务段按照门限值从有效频谱中提取信号。本发明的超短波全频段信号分选方法，通过获得有效频谱、噪底计算、频谱分段、门限计算以及信号提取等步骤，可以较好地实现信号的自动提取而且信号漏检率低，减小了噪声误提取和实时门限可能造成的信号中心频率和带宽不准、虚信号等问题。超短波全频段信号分选技术的研究对边海监测专网、航空保障、考试保障等专网和重大保障活动有着重要意义。

Description

超短波全频段信号分选方法
技术领域
本发明涉及无线电监测领域，特别是一种应用在无线电中的宽带频谱数据对超短波信号进行自动提取的方法。
背景技术
目前国内在无线电信号分选过程中，普遍基于门限来实现信号的自动提取，大多数都只是单一的使用直线门限或自动门限。当对超短波全频段使用直线门限时，整个监测频段(30-3000MHz)只能使用相同的一个定值门限，这样可能造成小信号漏检或在背景噪声相差较大的业务段时将背景噪声作为信号提取；当对超短波全频段使用实时自动门限时，对于调频信号、电视信号、3G/4G等宽带信号会出现提取信号的中心频率和带宽不准的情况，还会产生很多虚信号。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种超短波全频段信号分选方法，可以较好地实现信号的自动提取而且信号漏检率低，减小了噪声误提取和实时门限可能造成的信号信息不准、虚信号等问题，并根据信号中心频率和带宽给出了信号可能的用途。
本发明通过下述技术方案实现：超短波全频段信号分选方法，包括以下步骤：
S1：采集频谱数据；
S2：根据采集的频谱数据进行时域平滑，获得有效频谱；
S3：对有效频谱进行噪底计算；
S4：对经过噪底计算的有效频谱进行频谱分段，对应不同的业务段；
S5：对每个业务段进行门限计算，获得相应的门限值；
S6：每个业务段按照相应的门限值从有效频谱中提取信号。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S1中，通过一套阵列天线采集空中的电磁信号，并通过一套监测接收机将采集到的电磁信号经过A/D(模数转换)、数字下变频(获取基带I/Q数据)、I/Q数据傅里叶变换，得到频谱数据。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S2中，按照时间序列取一定扫描周期的频谱数据进行时域平滑处理。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S3中，噪底计算时去掉400MHz以下低端部分的数据。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S4中，频谱分段分为十二个业务段，包括30-78MHz、78-108MHz(广播频段)、108-167MHz(航空导航、移动、对讲和水上频段)、167-223MHz/470-806MHz(广播电视频段)、223-350MHz(航空移动定位频段)、集群通信频段(350MHz、800MHz)、400-470MHz(对讲频段)、中国电信频段(800MHz)、GSM频段(900MHz)、960-1805MHz、1805-2400MHz、2400-3000MHz。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S5中，所述的门限包括自动门限和直线门限，采用频域平滑的方式来计算自动门限，采用噪底来计算直线门限。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的步骤S6中，按照相应的门限值提取信号的中心频率、带宽，判断信号类型。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的业务段30-78MHz、78-108MHz(广播频段)、108-167MHz(航空导航、移动、对讲和水上频段)、223-350MHz(航空移动定位频段)以及集群通信频段(350MHz、800MHz)均采用自动门限提取信号。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的业务段400-470MHz(对讲频段)、中国电信频段(800MHz)、GSM频段(900MHz)以及1805-2400MHz均采用直线门限提取信号。
进一步的，为更好地实施本发明，特别采用如下述设置：所述的业务段167-223MHz/470-806MHz(广播电视频段)先用直线门限来判断电视信号，再用自动门限来对非电视类信号进行提取；所述的业务段960-1805MHz和2400-3000MHz均采用直线门限和频域平滑后的自动门限提取信号。
本发明具有如下的优点和有益效果：本发明的超短波全频段信号分选方法，通过采集频谱数据、获得有效频谱、噪底计算、频谱分段、门限计算以及信号提取等步骤，可以较好地实现信号的自动提取而且信号漏检率低，减小了噪声误提取和实时门限可能造成的信号信息不准、虚信号等问题。
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，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
本发明的超短波全频段信号分选方法，包括以下步骤：
S1：采集频谱数据；
S2：根据采集的频谱数据进行时域平滑，获得有效频谱；
S3：对有效频谱进行噪底计算；
S4：对经过噪底计算的有效频谱进行频谱分段，对应不同的业务段；
S5：对每个业务段进行门限计算，获得相应的门限值；
S6：每个业务段按照相应的门限值从有效频谱中提取信号。
本发明的超短波全频段信号分选方法，通过采集频谱数据、获得有效频谱、噪底计算、频谱分段、门限计算以及信号提取等步骤，可以较好地实现信号的自动提取而且信号漏检率低，减小了噪声误提取和实时门限可能造成的信号信息不准、虚信号等问题。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S1中，通过一套阵列天线采集空中的电磁信号，并通过一套监测接收机将采集到的电磁信号经过A/D(模数转换)、数字下变频(获取基带I/Q数据)、I/Q数据傅里叶变换，得到频谱数据。通过一套阵列天线(比如高端全向发射天线)和一套监测接收机(比如HR61A宽带接收机)采集空中电磁信号，该电磁信号是由变化的电磁场在空间的传播形成的。电磁信号被送入接收机后经过A/D(模数转换)、数字下变频(获取基带I/Q数据)、I/Q数据傅里叶变换得到频谱数据。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S2中，按照时间序列取一定扫描周期的频谱数据进行时域平滑处理。按照时间序列取一定扫描周期的数据对S1中得到的频谱数据进行时域平滑，即扫描周期内数据求平均，进行滤噪，值得注意的是扫描周期可以根据实际需求而定。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S3中，噪底计算时去掉400MHz以下低端部分的数据。根据时域平滑后的频谱数据计算噪底，去掉400MHz以下低端部分的数据。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S4中，频谱分段分为十二个业务段，包括30-78MHz、78-108MHz(广播频段)、108-167MHz(航空导航、移动、对讲和水上频段)、167-223MHz/470-806MHz(广播电视频段)、223-350MHz(航空移动定位频段)、集群通信频段(350MHz、800MHz)、400-470MHz(对讲频段)、中国电信频段(800MHz)、GSM频段(900MHz)、960-1805MHz、1805-2400MHz、2400-3000MHz。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S5中，所述的门限包括自动门限和直线门限，采用频域平滑的方式来计算自动门限，采用噪底来计算直线门限。根据上述的频谱业务段分段方法和时域平滑后的频谱数据来计算各业务段的门限值，门限分为自动门限和直线门限，其中自动门限采用频域平滑的方式来计算，具体平滑窗口大小根据业务段来确定，直线门限根据噪底来计算。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的步骤S6中，按照相应的门限值提取信号的中心频率、带宽，判断信号类型。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的业务段30-78MHz、78-108MHz(广播频段)、108-167MHz(航空导航、移动、对讲和水上频段)、223-350MHz(航空移动定位频段)以及集群通信频段(350MHz、800MHz)均采用自动门限提取信号。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的业务段400-470MHz(对讲频段)、中国电信频段(800MHz)、GSM频段(900MHz)以及1805-2400MHz均采用直线门限提取信号。
进一步的，在上述实施例的基础上，为更好地实现本发明，所述的业务段167-223MHz/470-806MHz(广播电视频段)先用直线门限来判断电视信号，再用自动门限来对非电视类信号进行提取；所述的业务段960-1805MHz和2400-3000MHz均采用直线门限和频域平滑后的自动门限提取信号。
所述的步骤S6中，按照相应的门限值提取信号的中心频率、带宽，判断信号类型。
A、30-78MHz：以自动门限为基准来计算信号的中心频率、带宽，并给出该段信号类型为未知信号。
B、78-108MHz：以自动门限为基准，按照广播信号信道划分标准来检测信号，计算信号的中心频率、带宽，给出该段信号类型为广播信号。采用信道检测信号的方法，可以有效地解决频率间隔分辨率较大时造成的信号漏检和带宽不准的问题。
C、108-167MHz：以自动门限为基准来计算信号的中心频率、带宽，对于108-137MHz频段的数据将根据信号应用方式给出相应的信号类型、根据频道间隔对信号中心频率进行信道化处理，并根据“十分位奇数”法进行干扰信号判别。
D、167-223MHz/470-806MHz：采用自动门限和直线门限相结合的方法，先用直线门限来判断电视信号，再用自动门限来对非电视类信号进行提取。电视信号分为模拟电视和数字电视，其中模拟电视信号通过检测图像信号和伴音信号的峰值信息来进行判别；数字电视可通过频谱值的波动来判断该信号是否受干扰。通过频谱和门限比对计算信号的中心频率、带宽，给出信号类型。
E、223-350MHz：以自动门限为基准来计算信号的中心频率、带宽。
F、集群通信频段(350MHz、800MHz)：以自动门限为基准，按照集群信号的特征以带宽为步进来搜索信号，计算信号的中心频率、带宽。
G、400-470MHz：以直线门限为基准来计算信号的中心频率、带宽。
H、中国电信频段(800MHz)：以直线门限(根据信号实际情况调整门限)为基准来计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
I、GSM频段(900MHz)：以直线门限为基准，该段中含有中国移动4G信号，因此要先进行宽带信号的检测，再按照GSM信道划分标准来进行GSM信号的搜索，从而计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
J、960-1805MHz：以直线门限和频域平滑后的频谱为基准来计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
K、1805-2400MHz：以直线门限为基准，先对宽带信号进行检测，再按照GSM信道划分来检测GSM1800信号，计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
L、2400-3000MHz：以直线门限和频率平滑后的频谱为基准来计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.超短波全频段信号分选方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：采集频谱数据；
S2：根据采集的频谱数据进行时域平滑，获得有效频谱；
S3: 对有效频谱进行频谱分段，对应不同的业务段A；
对有效频谱进行噪底计算,对经过噪底计算的有效频谱进行频谱分段，对应不同的业务段B；
S4：对每个业务段A和业务段B进行门限计算，获得相应的门限值；
S5：每个业务段A和业务段B按照相应的门限值从有效频谱中提取信号，按照相应的门限值提取信号的中心频率、带宽，判断信号类型；
其中，所述的业务段A包括：30-78MHz、78-108MHz、108-167MHz、223-350MHz、350MHz、数字集群800MHz均采用自动门限提取信号；
其中，78-108MHz：以自动门限为基准，按照广播信号信道划分标准来检测信号，计算信号的中心频率、带宽，给出该段信号类型为广播信号；
其中，集群通信频段，也就是350MHz、数字集群800MHz：以自动门限为基准，按照集群信号的特征以带宽为步进来搜索信号，计算信号的中心频率、带宽；
其中，所述的业务段B包括：400-470MHz、470-806MHz、中国电信800MHz、GSM900MHz、960-1805MHz、1805-2400MHz、2400-3000MHz均采用直线门限提取信号；
其中，470-806MHz：采用自动门限和直线门限相结合的方法，先用直线门限来判断电视信号，再用自动门限来对非电视类信号进行提取；电视信号分为模拟电视和数字电视，其中模拟电视信号通过检测图像信号和伴音信号的峰值信息来进行判别；数字电视可通过频谱值的波动来判断该信号是否受干扰；
其中，GSM频段也就是900MHz：以直线门限为基准，该段中含有中国移动4G信号，因此要先进行宽带信号的检测，再按照GSM信道划分标准来进行GSM信号的搜索，从而计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型；
其中，1805-2400MHz：以直线门限为基准，先对宽带信号进行检测，再按照GSM信道划分来检测GSM1800信号，计算信号的中心频率、带宽，并根据中心频率和带宽给出信号类型。
2.根据权利要求1所述的超短波全频段信号分选方法，其特征在于：所述的步骤S1中，通过一套阵列天线采集空中的电磁信号，并通过一套监测接收机将采集到的电磁信号经过A/D模数转换、数字下变频获取基带I/Q数据、I/Q数据傅里叶变换，得到频谱数据。
3.根据权利要求2所述的超短波全频段信号分选方法，其特征在于：所述的步骤S2中，按照时间序列取一定扫描周期的频谱数据进行时域平滑处理。
4.根据权利要求3所述的超短波全频段信号分选方法，其特征在于：所述的步骤S3中，噪底计算时去掉400MHz以下低端部分的数据。
5.根据权利要求4所述的超短波全频段信号分选方法，其特征在于：所述的步骤S4中，所述的门限包括自动门限和直线门限，采用频域平滑的方式来计算自动门限，采用噪底来计算直线门限。
6.根据权利要求5所述的超短波全频段信号分选方法，其特征在于：所述的步骤S5中，所述的业务段960-1805MHz和2400-3000MHz均采用直线门限和频域平滑后的频谱数据来提取信号。
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