CN111277341B - 无线电信号分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无线电信号分析方法及装置；方法包括：对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；将第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；设置用于无线电信号选择的特征值，将特征值与第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。本发明实施例提供的无线电信号分析方法及装置能够对特定频率、特定目标的无线电信号进行捕获，并将其转换为数字信号，具有适用范围广的优点；还能对所得到的数字信号进行精简，在保留无线电信号主要特征的前提下，实现了数据存储空间的节约。

Description

无线电信号分析方法及装置

技术领域

本发明涉及无线电技术领域，尤其涉及一种无线电信号分析方法及装置。

背景技术

无线电信号分析在无线电监测领域中起到了重要的作用。目前的无线电信号分析包括有无线电信号频谱分析、无线电信号时频分析和无线电信号参数分析等多个方面。

现有技术中对无线电信号的分析主要集中于后端，例如，在获得无线电信号的频谱后如何对频谱图像进行分析，在诸如无线电信号的接收、滤波以及模数转换等前端的研究较少。

现有技术中对无线电信号的接收、滤波以及模数转换等操作一般通过硬件实现，由于受到硬件条件的限制，具有可分析的无线电信号频率受限等问题。现有技术中尚缺乏利用软件无线电技术实现无线电信号分析的相关方法。

发明内容

本发明实施例提供一种无线电信号分析方法及装置，以克服现有技术中尚缺乏利用软件无线电技术实现无线电信号分析的相关方法的缺陷。

本发明第一方面实施例提供一种无线电信号分析方法，包括：

对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；

将所述第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；

设置用于无线电信号选择的特征值，将所述特征值与所述第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；

对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。

上述技术方案中，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号包括：

对所述第一无线电信号进行滤波；

将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号。

上述技术方案中，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号具体包括：

对所述第一无线电信号进行切分，得到多个无线电信号段；

根据所述第一无线电信号的物理特征将切分得到的所述多个无线电信号段转换成对应的数字；

将转换所得到的数字组合起来，生成与第一无线电信号对应的数字信号。

上述技术方案中，所述将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号具体包括：

对所述滤波后的第一无线电信号进行切分，得到多个无线电信号段；

根据所述滤波后的第一无线电信号的物理特征将切分得到的所述多个无线电信号段转换成对应的数字；

将转换所得到的数字组合起来，生成与滤波后的第一无线电信号对应的数字信号。

上述技术方案中，所述对目标频率的无线电信号进行采样包括：

采用通用软件无线电外设对目标频率的无线电信号进行采样。

本发明第二方面实施例提供一种无线电信号类型判断方法，包括：

采用本发明第一方面实施例提供的无线电信号分析方法对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

本发明第三方面实施例提供一种无线电信号分析装置，包括：

采样模块，用于对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；

数字信号转换模块，用于将所述第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；

特征匹配模块，用于设置用于无线电信号选择的特征值，将所述特征值与所述第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；

精简模块，用于对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。

本发明第四方面实施例提供一种无线电信号类型判断装置，包括：

无线电信号分析模块，采用本发明第三方面实施例提供的无线电信号分析装置对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

信号类型判断模块，用于比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

本发明第五方面实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例提供的无线电信号分析方法的步骤，或实现如本发明第二方面实施例提供的无线电信号类型判断方法的步骤。

本发明第六方面实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例提供的无线电信号分析方法的步骤，或实现如本发明第二方面实施例提供的无线电信号类型判断方法的步骤。

本发明实施例提供的无线电信号分析方法及装置能够对特定频率、特定目标的无线电信号进行捕获，并将其转换为数字信号，具有适用范围广的优点；还能对所得到的数字信号进行精简，在保留无线电信号主要特征的前提下，实现了数据存储空间的节约。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的无线电信号分析方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无线电信号分析装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的无线电信号类型判断方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的无线电信号类型判断装置的示意图；

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

软件定义的无线电(Software Defined Radio，SDR)是一种无线电广播通信技术，它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级，而不用完全更换硬件。

软件无线电的主要特点归纳如下：

(1)具有很强的灵活性。软件无线电可以通过增加软件模块，很容易地增加新的功能。它可以与其它任何电台进行通信，并可以作为其它电台的射频中继。可以通过无线加载来改变软件模块或更新软件。为了减少开支，可以根据所需功能的强弱，取舍选用的软件模块。

(2)具有较强的开放性。软件无线电由于采用了标准化、模块化的结构，其硬件可以随着器件和技术的发展而更新或扩展。软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不仅能和新体制电台通信，还能与旧式体制电台相兼容。这样，既延长了旧体制电台的使用寿命，也保证了软件无线电本身有很长的生命周期。

在本发明实施例中，将采用软件无线电技术实现无线电信号分析。

图1为本发明实施例提供的无线电信号分析方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的无线电信号分析方法包括：

步骤101、对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号。

在本发明实施例中，可采用USRP(Universal Software Radio Peripheral，通用软件无线电外设)对目标频率的无线电信号进行采样。通过USRP可获取频率范围在50MHz-6GHz之间的无线电信号，这一频率范围覆盖了目前绝大多数的无线电应用场景，使得本发明实施例提供的无线电信号分析方法具有广泛的应用场景。

目标频率可以是一个具体的频率值，如433MHz，也可以是一个频率范围值，如433MHz-500 MHz。目标频率的具体取值根据实际应用的场景而定。

第一无线电信号可以是对目标频率的无线电信号实时采样得到的，也可以是预先对目标频率的无线电信号进行采样操作所得到的采样结果。

在本步骤中，第一无线电信号以信号的物理特征来描述信号的变化情况，如电压的高低。

需要说明的是，在对目标频率的无线电信号进行采样时，有可能多个信号源所发出的无线电信号的频率与目标频率相同，或接近目标频率，因此所述第一无线电信号可能包括有多个信号源所发出的无线电信号。此外，在信号采样过程中容易产生噪声，因此第一无线电信号还可能包括有噪声。

步骤102、将第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号。

第一无线电信号以信号的物理量来描述信号的变化情况，不利于对无线电信号的后续处理，因此在本步骤中需要将第一无线电信号转换成数字信号。

在将第一无线电信号转换成数字信号时，首先对这些无线电信号进行切分，如根据第一无线电信号的周期进行切分；然后根据第一无线电信号的物理特征将切分得到的无线电信号段转换成对应的数字，如将高电平转换成数字1，将低电平转换成数字0；最后将这些数字组合起来，得到与第一无线电信号对应的数字信号，即第二无线电信号。

在本发明实施例中，可采用GNU Radio软件实现对第一无线电信号的数字转换。

步骤103、设置用于无线电信号选择的特征值，将该特征值与第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号。

所述的第三无线电信号对应了目标信号源所发出的无线电信号。

之前已经提到，在采集目标频率的无线电信号时有可能会采集到多个信号源所发出的无线电信号。例如，不同汽车生产厂家提供的采用RKE(RemoteKeyless Entry，遥控门禁系统)技术的汽车钥匙所发出的无线电信号的频率一般都是433MHz，因此之前步骤中所获取的第二无线电信号有可能不仅包括用户真正想要分析的无线电信号，也包括与用户真正想要分析的无线电信号同频率的其他信号。因此在本步骤中对第二无线电信号做进一步筛选。

在本发明实施例中，通过设置特征值然后利用该特征值做特征匹配的方式来获得第三无线电信号。例如，长城汽车旗下某一型号汽车的车钥匙所发出的无线电信号的前导码是23个1，将这一前导码设置为特征值，通过特征值比对，就能够从多个同频率的无线电信号中选出该车钥匙所发出的无线电信号。

步骤104、对第三无线电信号按比例取点，实现对第三无线电信号的精简。

在本发明实施例中，无线电信号的采样率较高，将无线电信号转换成数字信号后，数字信号所包含的数据量较大，会占据较大的存储空间。经研究后发现，对无线电信号转换所得到的数字信号按照一定的比例取点所得到的精简后的数字信号依然能够保留无线电信号的主要特征。因此在本步骤中，转换得到的第三无线电信号按比例取点，例如，每50个数值点选取1个。这样有助于减少第三无线电信号的存储空间。

本发明实施例提供的无线电信号分析方法能够对特定频率、特定目标的无线电信号进行捕获，并将其转换为数字信号，具有适用范围广的优点；还能对所得到的数字信号进行精简，在保留无线电信号主要特征的前提下，实现了数据存储空间的节约。

基于上述任一实施例，在本发明实施例中，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号包括：

对所述第一无线电信号进行滤波；

将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号。

在之前的描述中已经提到，无线电信号在采样过程中容易产生噪声，为了避免噪声的影响，需要对前一步骤中得到的第一无线电信号进行滤波。

在本发明实施例中，可采用GNU Radio软件实现对第一无线电信号的滤波操作。

在将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号时，首先对滤波后的第一无线电信号进行切分，如根据滤波后的第一无线电信号的周期进行切分，得到多个无线电信号段；然后根据滤波后的第一无线电信号的物理特征将切分得到的无线电信号段转换成对应的数字，如将高电平转换成数字1，将低电平转换成数字0；最后将这些数字组合起来，得到与滤波后的第一无线电信号对应的数字信号，即第二无线电信号。

本发明实施例提供的无线电信号分析方法对采样得到的无线电信号进行过滤，以去除噪声，有助于更好地实现对无线电信号的分析。

下面结合实例，对本发明实施例提供的无线电信号分析方法做进一步说明。

在一个实例中，要对长城汽车旗下某一型号汽车的车钥匙所发出的无线电信号进行分析。

首先了解到该车钥匙所发出的无线电信号的频率为433MHz，获取这一频率的无线电信号。又了解到该车钥匙所发出的无线电信号的前导码是23个1，将这一前导码设置为特征值，通过特征值比对，就能够从多个同频率的无线电信号中选出该车钥匙所发出的无线电信号。然后将无线电信号转换为数字信号；最后根据保留比(50)对转换得到的数字信号按比例取点，得到精简后的数字信号。

将所得到的精简后的数字信号重新转换为无线电信号后发出，能够开启车门，证明了本发明实施例提供的无线电信号分析方法对无线电信号分析的准确性。

在另一个实例中，对家用无线门铃信号进行分析。

首先了解到该家用无线门铃所发出的无线电信号的频率为315MHz，获取这一频率的无线电信号。又了解到该家用无线门铃所发出的无线电信号的前导码是8个1，将这一前导码设置为特征值，通过特征值比对，就能够从多个同频率的无线电信号中选出该家用无线门铃所发出的无线电信号。然后将无线电信号转换为数字信号；最后根据保留比(如174)对转换得到的数字信号按比例取点，得到精简后的数字信号。

将所得到的精简后的数字信号重新转换为无线电信号后发出，能够实现门铃报警，证明了本发明实施例提供的无线电信号分析方法对无线电信号分析的准确性。

基于上述任一实施例，图2为本发明实施例提供的无线电信号分析装置的示意图，如图2所示，本发明实施例提供的无线电信号分析装置包括：

采样模块201，用于对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；

数字信号转换模块202，用于将所述第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；

特征匹配模块203，用于设置用于无线电信号选择的特征值，将所述特征值与所述第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；

精简模块204，用于对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。

本发明实施例提供的无线电信号分析装置能够对特定频率、特定目标的无线电信号进行捕获，并将其转换为数字信号，具有适用范围广的优点；还能对所得到的数字信号进行精简，在保留无线电信号主要特征的前提下，实现了数据存储空间的节约。

本发明实施例提供的无线电信号分析方法具有广泛的应用场景。如可对无线电信号的类型进行分析。

图3为本发明实施例提供的无线电信号类型判断方法的流程图，如图3所示，本发明实施例提供的无线电信号类型判断方法包括：

步骤301、采用无线电信号分析方法对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

步骤302、比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

对设备所发出的无线电信号类型的判断有着进一步的应用场景。如在密码破解时，对于采用固定码的无线电信号可进行暴力破解，对于采用滚动码的无线电信号无法通过暴力破解，需要采用其他的密码破解手段。

本发明实施例提供的无线电信号类型判断方法能够对无线电信号的类型进行判断，从而根据无线电信号的类型对无线电信号执行对应的后续操作，增强了对无线电信号的处理效率，提高了对无线电信号的处理效果。

图4为本发明实施例提供的无线电信号类型判断装置的示意图，如图4所示，本发明实施例提供的无线电信号类型判断装置包括：

无线电信号分析模块401，采用本发明另一实施例提供的无线电信号分析装置对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

信号类型判断模块402，用于比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

本发明实施例提供的无线电信号类型判断装置能够对无线电信号的类型进行判断，从而根据无线电信号的类型对无线电信号执行对应的后续操作，增强了对无线电信号的处理效率，提高了对无线电信号的处理效果。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行如下方法：对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；将第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；设置用于无线电信号选择的特征值，将特征值与第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。或执行如下方法：对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；将第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；设置用于无线电信号选择的特征值，将特征值与第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。或例如包括：对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无线电信号分析方法，其特征在于，包括：

对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；

将所述第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；其中，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号具体包括：对所述第一无线电信号进行切分，得到多个无线电信号段；根据所述第一无线电信号的物理特征将切分得到的所述多个无线电信号段转换成对应的数字；将转换所得到的数字组合起来，生成与第一无线电信号对应的数字信号；

设置用于无线电信号选择的特征值，将所述特征值与所述第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；

对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。

2.根据权利要求1所述的无线电信号分析方法，其特征在于，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号包括：

对所述第一无线电信号进行滤波；

将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号。

3.根据权利要求2所述的无线电信号分析方法，其特征在于，所述将滤波后的第一无线电信号转换成数字信号具体包括：

对所述滤波后的第一无线电信号进行切分，得到多个无线电信号段；

根据所述滤波后的第一无线电信号的物理特征将切分得到的所述多个无线电信号段转换成对应的数字；

将转换所得到的数字组合起来，生成与滤波后的第一无线电信号对应的数字信号。

4.根据权利要求1或2所述的无线电信号分析方法，其特征在于，所述对目标频率的无线电信号进行采样包括：

采用通用软件无线电外设对目标频率的无线电信号进行采样。

5.一种无线电信号类型判断方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1至4之一的无线电信号分析方法对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

6.一种无线电信号分析装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于对目标频率的无线电信号进行采样，得到第一无线电信号；

数字信号转换模块，用于将所述第一无线电信号转换成数字信号，得到第二无线电信号；其中，所述将所述第一无线电信号转换成数字信号具体包括：对所述第一无线电信号进行切分，得到多个无线电信号段；根据所述第一无线电信号的物理特征将切分得到的所述多个无线电信号段转换成对应的数字；将转换所得到的数字组合起来，生成与第一无线电信号对应的数字信号；

特征匹配模块，用于设置用于无线电信号选择的特征值，将所述特征值与所述第二无线电信号进行特征匹配，得到第三无线电信号；所述第三无线电信号为目标信号源所发出的无线电信号；

精简模块，用于对所述的第三无线电信号按比例取点，实现对所述第三无线电信号的精简。

7.一种无线电信号类型判断装置，其特征在于，包括：

无线电信号分析模块，采用权利要求6所述的无线电信号分析装置对第一设备在不同时刻发出的无线电信号进行分析，得到第一分析结果与第二分析结果；

信号类型判断模块，用于比较第一分析结果与第二分析结果，若两者之间没有变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了固定码，若两者之间存在变化，则第一设备所发出的无线电信号采用了滚动码。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述无线电信号分析方法的步骤，或实现如权利要求5所述无线电信号类型判断方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述无线电信号分析方法的步骤，或实现如权利要求5所述无线电信号类型判断方法的步骤。

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