CN113364536A - 一种频谱监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频谱监测方法及系统，方法包括：获取目标无线电设备的设备信息；设备信息包括频率和位置；采用Goertzel算法对目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到目标无线电设备的频谱数据；频谱数据包括发射带宽和中心频率；根据目标无线电设备的频谱数据判断目标无线电设备是否为已注册设备。本发明利用Goertzel算法用于对目标无线电设备的频率的傅里叶变换，该算法和快速傅里叶算法相比计算效率更高，Goertzel算法使用递推的计算结构，占用存储小，精度高，可以快速对多个无线电设备的时域数据进行采样处理，因此，提高了非法无线电信号的截获速度，提高了无线电设备的监测效率。

Description

一种频谱监测方法及系统

技术领域

本发明涉及无线电频谱监测数据处理技术领域，特别是涉及一种频谱监测方法及系统。

背景技术

近些年来，随着硬件性能的不断提升，使无线电技术的大规模应用成为了可能。无线电技术在通信领域的应用越来越广泛，为人们的生活提供了极大的便利。然而无线电技术的快速发展，也使得对频谱资源的竞争也变得愈发紧张。由于电磁频谱在一定的时间和频段内是有限的，虽然国际上规定无线电频谱的使用范围是9kHz-275GHz，但在实际应用中，通常只在几十GHz以下。大量非法设备的使用使得本就有限的频谱资源变得更加稀缺。鉴于以上原因，频谱监测设备的研发快速进展。通过监测所有无线电设备的频谱特性，来监听无线电信号，判断非法设备，确定其位置后进行处理。维护频谱资源，保障正常设备的安全使用。

在大多数频谱监测方法中，硬件设备负责对信号进行接收，再通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)算法来生成频谱数据，将频谱数据与数据中库中已经注册过的合法设备进行对比，辨别出非法信号，再随机地对非法设备的信号进行监听和截获。在现有的方法中，存在方法识别非法设备速度慢、监测数据利用率低下等问题，监测效果并不好。

目前，提出的基于张量分解的频谱监测大数据处理方法，虽然能够统一频谱监测数据的规范化处理过程，形成符合频谱监测网系要求的数据处理流程，能实现基于网格的辐射源定位，有利于区域频谱监测数据高效利用。但是没有解决当接收到的无线电信号较多时，频谱数据生成较慢的问题，因此，频谱监测效率低，无法满足现今对于加快频谱监测速度的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种频谱监测方法及系统，利用Goertzel算法用于对目标无线电设备的频率的傅里叶变换，提高了非法无线电信号的截获速度，提高了无线电设备的监测效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种频谱监测方法，所述方法包括：

获取目标无线电设备的频率；

采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据；所述频谱数据包括发射带宽和中心频率；

根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备。

可选的，在所述根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备之后，还包括：

若所述目标无线电设备为未注册设备，则根据所述频谱数据和位置生成数据图表。

可选的，在所述采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据之前，还包括：

对所述目标无线电设备的频率进行预处理。

可选的，所述方法还包括：

若所述目标无线电设备为未注册设备，则将所述目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

可选的，所述对所述频率进行预处理，具体包括：

利用优化算法对所述频率进行处理，得到预处理后的频率。

可选的，所述根据所述频谱数据判断所述被监测的无线电设备是否为已注册设备，具体包括：

获取已注册设备的频谱数据；

判断所述目标无线电设备的频谱数据与所述已注册设备的频谱数据是否相同；

若是，则所述目标无线电设备为已注册设备；若否，则所述目标无线电设备为未注册设备。

一种频谱监测系统，包括：

设备信息获取模块，用于获取目标无线电设备的频率；

频谱数据生成模块，用于采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据；所述频谱数据包括发射带宽和中心频率；

判断模块，用于根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备。

可选的，系统还包括：

图表生成单元，用于当所述目标无线电设备为未注册设备时，根据所述目标无线电设备的频谱数据和位置生成数据图表。

可选的，系统还包括：

预处理模块，用于对所述目标无线电设备的频率进行预处理。

可选的，系统还包括：

存储模块，用于当所述目标无线电设备为未注册设备时，将所述目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种频谱监测方法及系统，方法包括：获取目标无线电设备的设备信息；设备信息包括频率和位置；采用Goertzel算法对目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到目标无线电设备的频谱数据；频谱数据包括发射带宽和中心频率；根据目标无线电设备的频谱数据判断目标无线电设备是否为已注册设备。本发明利用Goertzel算法用于对目标无线电设备的频率的傅里叶变换，该算法和快速傅里叶算法相比计算效率更高，Goertzel算法使用递推的计算结构，占用存储小，精度高，可以快速对多个无线电设备的时域数据进行采样处理，因此，提高了非法无线电信号的截获速度，提高了无线电设备的监测效率。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，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频谱监测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的频谱监测系统结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明的目的是提供一种频谱监测方法及系统，旨在提高无线电频谱监测的效率，可应用于无线电频谱监测数据处理技术领域。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的频谱监测方法流程图。如图1所示，本实施例中的频谱监测方法，包括：

步骤101：获取目标无线电设备的频率。

步骤102：采用Goertzel算法对目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到目标无线电设备的频谱数据。频谱数据包括发射带宽和中心频率。

目标无线电设备的频率为时域数据，经过采用Goertzel算法对目标无线电设备的频率采样并迭代后得到的频谱数据为频域数据。

具体的，当目标无线电设备的频率x(n)序列的长度取为N时即n＝1,2,……,N，经滤波器(即Goertzel算法的承载实体)的采样之后转化为X(k)，即：X(k)＝y_k(n)|n＝N。

该系统对应的差分方程为：

为系数因子，计算X(k)的时候，依次将输入信号x(0),x(1),...,x(n-1)放入滤波器利用差分方程做迭代运算，共有N次迭代，得到无线电设备的频谱数据y_k(N)。

步骤103：根据目标无线电设备的频谱数据判断目标无线电设备是否为已注册设备。已注册设备为合法设备。

作为一种可选的实施方式，在步骤103之后，还包括：

若目标无线电设备为未注册设备，则根据目标无线电设备的频谱数据和位置生成数据图表。

作为一种可选的实施方式，步骤102之前，还包括：

对目标无线电设备的频率进行预处理。

作为一种可选的实施方式，方法还包括：

若目标无线电设备为未注册设备，则将目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

作为一种可选的实施方式，对频率进行预处理，具体包括：

利用优化算法对频率进行处理，得到预处理后的频率。

作为一种可选的实施方式，步骤103，具体包括：

获取已注册设备的频谱数据。

判断目标无线电设备的频谱数据与已注册设备的频谱数据是否相同。

若是，则目标无线电设备为已注册设备；若否，则目标无线电设备为未注册设备。

具体的，目标无线电设备的频谱数据与已注册设备的频谱数据相同包括：目标无线电设备的发射带宽与已注册设备的发射带宽相同，且目标无线电设备的频率与已注册设备的频率相同。

图2为本发明实施例提供的频谱监测系统结构示意图。如图2所示，本发明还提供了一种频谱监测系统，包括：

设备信息获取模块201，用于获取目标无线电设备的频率。

频谱数据生成模块202，用于采用Goertzel算法对目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到目标无线电设备的频谱数据；频谱数据包括发射带宽和中心频率。

判断模块203，用于根据目标无线电设备的频谱数据判断目标无线电设备是否为已注册设备。

作为一种可选的实施方式，系统还包括：

图表生成单元，用于当目标无线电设备为未注册设备时，根据目标无线电设备的频谱数据和位置生成数据图表。

作为一种可选的实施方式，系统还包括：

预处理模块，用于对目标无线电设备的频率进行预处理。

作为一种可选的实施方式，系统还包括：

存储模块，用于当目标无线电设备为未注册设备时，将目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用Goertzel算法用于对时域数据的傅里叶变换，该算法和快速傅里叶算法相比计算效率更高，Goertzel算法使用递推的计算结构，占用存储小，精度高，可以快速对多个无线电设备的时域数据进行采样处理，因此，提高了非法无线电信号的截获速度。

(2)本发明将非法无线电设备的频谱数据和位置直接以数据图表的形式展现处理，实现了可视化监测，进一步提高了非法设备的定位速度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种频谱监测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标无线电设备的频率；

采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据；所述频谱数据包括发射带宽和中心频率；

根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备。

2.根据权利要求1所述的频谱监测方法，其特征在于，在所述根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备之后，还包括：

若所述目标无线电设备为未注册设备，则根据所述频谱数据和位置生成数据图表。

3.根据权利要求1所述的频谱监测方法，其特征在于，在所述采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据之前，还包括：

对所述目标无线电设备的频率进行预处理。

4.根据权利要求1所述的频谱监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述目标无线电设备为未注册设备，则将所述目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

5.根据权利要求3所述的频谱监测方法，其特征在于，所述对所述频率进行预处理，具体包括：

利用优化算法对所述频率进行处理，得到预处理后的频率。

6.根据权利要求1所述的频谱监测方法，其特征在于，所述根据所述频谱数据判断所述被监测的无线电设备是否为已注册设备，具体包括：

获取已注册设备的频谱数据；

判断所述目标无线电设备的频谱数据与所述已注册设备的频谱数据是否相同；

若是，则所述目标无线电设备为已注册设备；若否，则所述目标无线电设备为未注册设备。

7.一种频谱监测系统，其特征在于，包括：

设备信息获取模块，用于获取目标无线电设备的频率；

频谱数据生成模块，用于采用Goertzel算法对所述目标无线电设备的频率进行单点迭代运算，得到所述目标无线电设备的频谱数据；所述频谱数据包括发射带宽和中心频率；

判断模块，用于根据所述目标无线电设备的频谱数据判断所述目标无线电设备是否为已注册设备。

8.根据权利要求7所述的频谱监测系统，其特征在于，还包括：

图表生成单元，用于当所述目标无线电设备为未注册设备时，根据所述目标无线电设备的频谱数据和位置生成数据图表。

9.根据权利要求7所述的频谱监测系统，其特征在于，还包括：

预处理模块，用于对所述目标无线电设备的频率进行预处理。

10.根据权利要求7所述的频谱监测系统，其特征在于，还包括：

存储模块，用于当所述目标无线电设备为未注册设备时，将所述目标无线电设备的ID标识、频谱数据和位置进行存储。

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