JP3659912B2 - Radio wave monitoring device and radio wave monitoring system using the radio wave monitoring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空間に放射されている各種の電波信号をとらえて、その信号諸元を解析したり、発信位置を特定したりする電波監視装置と、この電波監視装置を用いた電波監視システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
空間には各種の電波信号が放射されている。これらの電波信号の中には不法な無線設備から放射されたものや、また、正規の無線局から放射されたものでも他の無線通信に影響を与えるような品質低下を来しているものなどがあるので、その諸元を解析して発信源を特定したり、品質を測定するなどの監視を必要とする。このような監視を行なう装置を電波監視装置という。
ところで、上記電波の中でも、短い時間ごとにその周波数を変更する(フレケンシィホップ通称FHという)ことにより、このような電波監視を回避しようとするものがあり、受信周波数が固定又はそれに近い一般の受信機では受信ができないため、その監視方法は従来から種々の工夫が行なわれている。
図9は、例えば特開平11‐103266号公報に示された従来のFH非同期受信機の構成図である、図において、1は空中線、8は空中線1が受信した高周波信号を増幅する高周波増幅器、10は高周波増幅器8の出力信号の周波数を変換するための周波数混合器、11は周波数混合器10の出力信号から必要な周波数の信号を選択的に抽出するフィルタ、12はフィルタ11の出力信号を復調する復調器である。13は前記周波数変換を行なうためのFH電波の周波数に応じた複数の周波数を同時に発振する複数の局部発振器であり、ここではf1からfnまで設けられている。
また、図10は例えば特開平10−224312号に公報に示された、従来の電波監視装置である。図において、1は空中線、2は高速探知受信機、3はAD変換器、4は速度変換器、5は信号処理器、6は表示制御器である。
【0003】
次に図9および図10の動作について説明する。図9については、空中線1に励起された高周波信号を対応する増幅器8で増幅し、周波数混合器10にこのFH周波数の電波を入力する。局部発振器13からは前記FH周波数のホップ周波数の全てに対応した複数の局部発振周波数が出力されているので、ホップ周波数のどれが入力されても、同じ所定の中間周波数(IF)に変換され、連続した一つの中間周波数の信号となる。続いて中間周波数をフィルタ11により不要周波数を除去した後、復調器12(周波数弁別器)により復調を実施する。
【0004】
また、図10については空中線1により受信され、高速探知受信機2によりIF信号に変換された受信信号は、AD変換器3によりデジタル信号に変換され、速度変換器4に入力される。速度変換器4は入力信号を所定の速度で記憶した後、記憶した速度の1/nの速度で記憶を再生することにより、入力信号の速度を1/nに速度変換することができる。速度変換器4では、1/n倍に速度変換が行われ、この遅くなったIF信号に含まれる情報レートおよびクロックレートを信号処理器5において解析を行う。これにより信号処理器5の処理速度能力が及ばないような高速の信号も処理が可能となる。表示制御器6では、信号処理器5の解析結果と速度変換器4で変換した定率で元の速度に換算し、換算した解析結果を表示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のFH信号を受信する非同期受信機では、事前に周波数ホッピングする情報を得て局部発振周波数をそれに合わせる必要であり、ホッピング周波数が不明の場合には、別途、この周波数を検出する装置が必要となるという課題があった。また、ホッピング周波数の異なる複数のFH波に対しては異なる周波数の局部発振器を設けなければ復調できないと言う課題があった。
【0006】
また、従来の電波監視装置では、高速探知受信機を使用しているため、広帯域に存在するFH波に対して、受信側が掃引をする受信機の場合、その掃引速度とFH速度の関係により、検出が困難であり、広帯域で同時に複数の通信波をリアルタイムで検出することは困難であった。また、監視場所周辺の電波環境、フェージングの影響を受けやすく、目的とする電波の判定が困難であるという問題点があった。
【0007】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、予めホッピング周波数がわかっていないFH波に対しても、その周波数が検出できるとともに、複数のFH波および通信波に対しても、リアルタイムで検出が可能となる電波監視装置を提供することを目的とする。
また、電波監視を実施している監視場所での電波環境およびフェージングの影響を受けることが少ない電波監視装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の電波監視装置は、互いに異なる周波数帯域の電波信号を受信する複数の受信部、
この複数の受信部それぞれの出力側に接続され、受信した前記電波信号をA/D変換する複数のA/D変換器、
前記複数のA/D変換器それぞれの出力側に接続され、前記A/D変換器の出力信号をフーリェ変換し、前記電波信号の諸元を解析し、解析結果を出力する複数の信号処理器、
前記複数の信号処理器の出力した複数の電波信号の解析結果から、関連性のある解析結果を抽出し、この解析結果に対応する前記電波信号を抽出することにより周波数ホッピング波を検出する検出情報蓄積部、
前記信号処理器が実行したフーリェ変換の解析結果を記憶するメモリ、
前記記憶したフーリェ変換の解析結果から、前記検出情報蓄積部が検出した周波数ホッピング周波数のデータを切り出して、逆フーリエ変換を行ない通信波を復元する逆フーリェ変換装置、
前記逆フーリエ変換装置により復元した通信波を復調する復調回路を備えたものである。
【0009】
また、前記受信部は前記電波信号を受信する空中線と、この空中線に誘起された信号を減衰させる減衰器であって、信号処理器により制御される可変減衰器を備えたものである。
【0010】
また、前記通信波を復調する複数の復調回路を備え、複数の復調信号をリアルタイムで得るものである。
【0011】
また、前記検出情報蓄積部は、予め、前記信号処理器の動作モードを決定する複数のプログラムを保持し、受信した電波信号の変調方式が前記信号処理器が処理できない変調方式であったとき、前記信号処理器のプログラムを前記保持しているプログラムのいずれかに更新して復調方式を変更するものである。
【0012】
また、前記検出情報蓄積部は、予め、前記受信部の受信周波数又は受信周波数帯域幅を決定する複数のプログラムを保持し、受信した電波信号の周波数又は周波数帯域が適切でないと判断されたとき、前記受信部の前記プログラムを前記保持しているプログラムのいずれかに更新するものである。
【0013】
また、前記検出情報蓄積部は前記複数の信号処理器がフーリェ変換して得た複数の解析結果を平均化する平均化回路と、この平均化された解析結果に基づいて前記受信電波の諸元を解析する解析部とを含むものである。
【0014】
また、この発明による電波監視システムは、前記空中線が互いに異なる場所に配置された複数の上記の電波監視装置、
この電波監視装置のそれぞれに設けられたデータ通信装置、
前記データ通信装置を互いに接続して前記複数の電波監視装置間でデータ通信する通信回線、
前記複数の電波監視装置のいずれかの前記検出情報蓄積部に設けられ、この検出情報蓄積部が有する前記電波信号の諸元と、前記通信回線を介して得た他の電波監視装置が有する他の電波信号の諸元とを比較して、各電波監視装置が受信した前記電波の同一性を判定し、この検出情報蓄積部が有する前記電波信号の諸元を他の電波信号の諸元で補完する同一性判定装置を備えたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1の電波監視装置を図1の構成図について説明する。図1(a)において、1は空中線、21は空中線1で受信した信号を複数(ここではn個)の受信部22a〜22nに分配する信号分配器である。
8は空中線1の受信帯域に入感する信号を増幅する増幅器、10は増幅器8の出力信号と後述の局部発振器13の信号とを混合し中間周波数に変換するための周波数混合器、13は周波数混合器10に混合させる正弦波を発生させる局部発振器、11は中間周波数になった信号に必要な周波数範囲の帯域制限をするためのフィルタである。増幅器8と周波数混合器10とフィルタ11と局部発振器13とは受信部22を構成している。なお、受信部22は22a〜22nの複数個あり、それぞれの受信帯域幅は図2に示す40a〜40nとなるように各局部発振器13a〜13n又はフィルタ11a〜11nの周波数が設定されている。各受信帯域幅40a〜40nは互いに隣接して、かつ切れ目無く連続している。
23は受信部22aからの信号をデジタル信号に変換するAD変換器、4は高速なデジタル信号を速度変換するための速度変換器で、例えば信号を一旦、受信した早さで記憶した後、それより遅い早さで再生できるメモリを含んでいる。24は速度変換器4で遅い速度に変換されたデジタル信号を蓄えるメモリ、5はメモリ24のデジタル信号の信号処理(例えばFFT解析)を行う信号処理器、32は信号処理部25で処理された信号をデータベース化する検出情報蓄積部である。
【0016】
次に図1のものの動作について説明する。空中線1に誘起された高周波信号を、信号分配器21に入力することで、各受信部22a〜22nに分配する。その分配した信号は複数の受信部22a〜22nに入力され、図2に示す各受信部に対応する帯域幅分の信号を増幅器8で増幅する。増幅した受信信号を周波数混合器10に通し中間周波数に変換し、中間周波数で帯域制限するためのフィルタ11により帯域外の信号を除去する。
その後デジタル信号に変換するため、各AD変換器23でAD変換をし、信号処理部25へ出力する。信号処理部25に入力されたデジタル信号は、速度変換器4でサンプリング速度を落とした後、メモリ24に一時的に蓄積を行う。その後、メモリ24に蓄積されたデータを用い信号処理器5でFFTによる検出処理を行い、信号処理部25の出力とする。信号処理部25から出力された通信諸元等の信号解析結果は検出情報蓄積部32に上げられると同時に、複数の信号処理器5が出力した電波信号の解析結果から、相互に関連性のある解析結果を検出し、この関連ある解析結果を得た元の電波信号を検出することによりFH波の検出を行う。その後、検出情報蓄積部32にある表示器に出力する。関連ある解析結果が得られない場合には、複数の電波信号の解析結果を同時に得ることができる。
【0017】
実施の形態1の電波監視装置は、以上のように、それぞれの受信帯域幅が互いに隣接するようにした複数の受信回路を備え、全体として広い帯域幅にわたって同時に受信できる構成としたので、未知(ホップ周波数が不明)のFH波に対しても、信号の検出が可能となる。また、FH波の内、特に検出が困難な任意のFH非同期信号の検出も可能であり、さらに複数のFH波、複数の通信波に対しても検出が可能となる。
【0018】
なお、図2に於いて各受信周波数帯域は図の上では互いに隣り合って連続しているように説明したが、予め信号がないかあるいは監視の必要がない周波数帯域がわかっている場合などに於いては、必ずしも連続した受信帯域を備えなくても良い。また、図1では増幅器8は各受信部にそれぞれ設けたが、広帯域の増幅器を空中線1の直下に1台設けることでもよい。空中線1は各受信部22a〜22nに共通のものとして示したが、各受信部のそれぞれに設けられていてもよく、その場合、信号分配器21は不要である。さらに、周波数混合器10と局部発振器13とを共通としてフィルタ11a〜11nのみを各帯域別に設けるようにしても良い。
速度変換器4は信号処理器5動作を容易にするために設けたものであり、必須ではない。また図では示さないが復調回路を設けて、検出したFH波の復調を行なうこともできる。
【0019】
実施の形態2.
実施の形態1で示した電波監視装置1台では、受信可能なエリア(位置的広がり)が狭く、受信信号が弱い遠方の発信源の電波は十分に監視することができない。また、比較的近い発信源の電波でもフェージングの影響で信号の一部が欠落して、正確な解析ができない場合などが生じ得る。また、1カ所での受信では発信源の位置を推定することが難しい。このような課題を解決する実施の形態2の電波監視装置の構成を図3に示す。
図3に於いて、実施の形態1に示した電波監視装置を複数台用意し、互いに異なる監視場所34a、34b、34cに設置する。そしてこれらの電波監視装置をネットワーク33(通信回線)に接続する。32Yは通信回線と接続するデータ通信装置である。これらの電波監視装置の監視場所(空中線1の設置場所)34a、34b、34cは、適宜、離れた、異なる場所にある。図3において、ネットワーク33には各電波監視装置の検出情報蓄積部32で処理された信号がデータベース化されて、互いに他の監視場所34b、34c・・・・の情報を共有することができる。
【0020】
次に動作について説明する。ある場所、例えば監視場所34aの検出情報蓄積部32は、自装置で受信・解析した結果と他の監視場所34b、34cでの解析結果とを、ネットワーク33を介して情報の共有を行い、解析したデータを互いに比較して、その同一性を判定し(図示しない同一性判定装置による)、同一のデータは補完し合うように利用する。
即ち、FH波などのチップが消失した部分の信号を他の場所での検出結果を用いて穴埋めすることにより、より完全なデータを入手して、より信頼性の高い結果を得る。その後、検出情報蓄積部32にある図示しない表示器に結果を出力する。
【0021】
以上のように構成したので、ネットワーク33の広がりに対応する広い監視エリアを構築できる。また、ある場所の電波環境の悪化により受信不能な状況が発生しても、他の受信可能な場所でのデータを利用することが可能となる。また、監視場所が3カ所以上あれば互いの受信時刻の差から発信源の位置を推定可能となる。
【0022】
実施の形態3.
実施の形態1と実施の形態2で説明した電波監視装置では、極めて近い発信源または極めて強い発信源から強力な電波が入感したとき、増幅器8やAD変換器3が飽和して、正確な解析ができない場合がある。このような課題を解決するための実施の形態3の電波監視装置の構成を図4に示す。図において、受信部42は増幅器8の前段に減衰器31を有する。その他の構成は実施の形態1の図1と同じなので説明を省略する。減衰器31により空中線1から過大入力がある場合、増幅器8やAD変換器3の飽和を回避することができる。また、減衰器31を信号処理部25から制御することにより、増幅器8へ入る信号レベルを正常な動作が保証される範囲に保ち、電波監視装置の動作をより安定化することが可能となる。
【0023】
次に動作について説明する。受信部22bは、増幅器8の前段に減衰器31を設けたので、増幅器8への入力信号が過大となることを防ぐことができる。これにより、信号が増幅器8の動作範囲を逸脱して大幅に歪むなどの不具合を回避することができる。そして過大入力がある場合でも、FH波および通信波の検出がより安定に行える。減衰器31の構成は、例えば、固定の減衰器を数種類もち、信号処理部25からの制御によって減衰量を切り替えるものでもよいし、信号処理部25からの信号によって減衰量を制御可能な高周波半導体減衰器(可変減衰器)でもよい。
【0024】
以上のように、減衰器31を設けたことで、形態1と同様の効果を奏すと共に、過大入力があった場合も正確な解析が行えることにより、より広い信号振幅に対応可能な電波監視装置を得ることができる。
【0025】
実施の形態4.
実施の形態1の電波監視装置では、信号の解析結果は検出情報蓄積部32に蓄積されるので、これを知ることはできる。しかし、例えば受信したFH波の信号波はホップした周波数毎に各信号処理部25a〜25nのそれぞれから出力され、1ライン上に連続した1つの信号として出力されるわけではない。このように本来1つの信号であるべきものが複数のラインに分かれて出力されることは、例えばこれを復調して1つの連続した変調信号を得ようとするときには、各信号を復調した後加算するなど、面倒な処理を必要とし、少なくともリアルタイムでの復調が困難であるなど、はなはだ不都合を生じる。
【0026】
このような課題を解決した実施の形態4の電波監視装置の構成を図5に示す。
図において、41は各信号処理部25a〜25nの各信号処理器5で処理して得たFFT結果を記憶するメモリ、42はメモリ41のデータから必要な帯域幅の信号を切り出してIFFT(逆フーリエ変換)処理を行うことによって信号を合成する逆フーリェ変換装置である。43は逆フーリェ変換装置42の出力した複数の通信波をそれぞれ復調する複数の復調回路である。これ以外の部分については実施の形態1の図1の構成と同じなので説明を省略する。
図6は図5の動作を説明するための動作説明波形図である。
【0027】
図6に於いて、51はAD変換器23でAD変換した信号処理後のデータを信号処理器5でFFT処理した結果を時系列的に示している。52はFFT1〜FFTnの結果をメモリ41に重ねて蓄積したものを示す。その後、FH波等の検出処理を行い、必要な帯域幅の信号53を切り出す(99は必要な帯域幅を示すための説明補助線である)、そしてIFFT処理を行う。その結果、受信機で受信した時間波形と同等の信号54を得ることができる。この信号54を用いてデジタル的に復調を行い、変調信号(図示しない)をリアルタイムで得ることができる。復調回路43は複数個設けているので、逆フーリェ変換装置42から出力される通信波が複数であっても同時に復調できる。
以上のように、メモリ41を信号処理後に設け、信号検出を実施することで、実施の形態1と同等の効果の他に、FH波等に対して信号検出が行える。また、必要な信号成分を切り出し、IFFT処理を行うことで復調も可能となる。
【0028】
実施の形態5.
実施の形態1で説明した電波監視装置では、監視対象となる電波信号はFH波に限定されているものとして説明した。しかし、FH波に限らず、各種の信号形態、各種の変調方式の電波信号を対象とすることができるものの方が好ましい。電波信号の形態が異なれば信号処理器5における処理の方法も変えなければならない。実施の形態1の図1の信号処理器5の動作モードは、ロードされているプログラム(以下ソフトウェア)によって決定されるので、そのためには必要なソフトウェアをアップロードしなければならない。このような課題を解決する実施の形態5の電波監視装置について説明する。
各種の電波形式に対応する信号処理器5のための複数のソフトウェアを、あらかじめ検出情報蓄積部32に記憶しておき、最初の検出時点で、予め準備しているものと異なる電波形式であることが判明すれば、対応するソフトウェアを上位端末である検出情報蓄積部32からアップロードする。
また、デジタルフィルタ11又は局部発振器13の周波数の変更(即ち受信部22の受信周波数または受信周波数帯域)についても同様の方法で変更可能である。受信機の運用設定の切り替え、受信帯域幅の変更についても検出情報蓄積部32から指示を行うことにより変更が可能である。
【0029】
以上のように、信号処理器5のソフトウェアの変更、および局部発振器13の発振周波数の変更を可能とすることで、未知の変調方式、異なる受信帯域の電波信号に対して復調・検出が可能であると共に、容易に受信機の運用を変更することができ、同一帯域内の同時受信数を増やすなど自由な運用が可能である。
このように、実施の形態1の構成に加えて、信号処理部25a〜25nの信号処理器5に搭載しているソフトウェアを、予め検出情報蓄積部32内に保存してある異なる電波形式、異なる変調方式に対応可能なソフトウェアに変更することを可能とする。また、局部発振器13の発振周波数を検出情報蓄積部32からの操作により変更することで異なる周波数帯域の電波に対しても対応が可能となる。
【0030】
実施の形態6.
実施の形態1の図1の構成の電波監視装置では、受信した電波の解析結果が検出情報蓄積部32に蓄積された後でなければ、(信号の変調方式が極めて単純である場合を除き)復調を行なうことができない。しかし、復調した信号に含まれる内容情報は搬送波の解析以上に重要である場合も多く、受信後、遅滞なく復調できることが好ましい。このような課題に対応する本実施形態の電波監視装置について説明する。
実施の形態1の図1の構成に加えて、信号処理器5に通信諸元を推定するソフトウェア、および検出情報蓄積部32においても通信諸元を解析するソフトウェアを追加する。これ以外の部分については実施の形態1の図1の構成と同じなので説明を省略する。
【0031】
次に動作について説明する。信号処理器5で通信諸元の推定を行い復調する。この復調データは、信号処理器5に入力されたIQデータと共に検出情報蓄積部32に上げられ必要に応じて解析が行なわれる。
信号処理器5に通信諸元を推定する機能を持たせたことで、通信諸元が不明な通信波を受信したときに、リアルタイムで復調が行なわれる。また、信号処理器5で復調できない場合であっても検出情報蓄積部32で解析を行うことによって復調を行うことが可能となり、通信諸元が不明な電波の復調が素早く実行される。
【0032】
実施の形態7.
実施の形態1の図1の電波監視装置では、FFTの周波数分解能を細かくする(周波数分解能を高くする)と、変調がかかった通信波を一つの通信波として検出することが困難になる場合がある。(例えば、2値FSK信号の場合、2波の信号に見える。)このような課題を解決するため本実施の形態の電波監視装置では、FFT結果の平均化、スムージング等を行い、同一の通信波として検出できるようにした。平均化、スムージングなどの方法は公知であるので説明を省略する。
【0033】
図7は実施の形態7の電波監視装置の構成を示す。図において32Aは平均化回路を備えた検出情報蓄積部で平均化回路32bと平均化されたデータに対応する解析部32Xとを備えている。これ以外の構成については実施の形態1の図1の構成と同じなので説明を省略する。
次に動作について図8の説明波形図により説明する。図8(a)図の61は高い分解能で解析されたFFT結果であり、分解能が高いために本来1つの信号が2値に分割され、その間に信号のない周波数が検出されて、あたかも2つの別の信号が存在するかのように見えることを示している。62はデータ61を平均化処理して得た結果であり、2値に分割されていたデータが一体化され、一つの信号の分析結果として見誤ることのないデータになっている。図において99は平均化処理を行なっている周波数範囲を説明するための説明補助線である。これ以後の処理は実施の形態1の図1のものと同じなので説明を省略する。このように平均化処理、スムージング処理を行い信号処理の分解能を擬似的に落とすことで帯域幅、変調周波数の検出も可能となる。また、同様の処理をFH波に対して行えば、FH波の帯域幅・変調周波数の検出が可能である。
【0034】
以上のようにFFTの周波数分解能が高い場合でも、同一の通信波として検出することが可能になったことで、通信波の変調方式によらず、FH波等の検出ができ、発明の実施の形態1と同様の効果を奏する。
【0035】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の電波監視装置は、周波数帯域別に分割した複数の受信部が受信した電波信号をそれぞれフーリェ解析し、この複数の解析結果を比較、関連性のある解析結果を抽出して、この結果に対応する電波信号抽出しているので、周波数のホッピングデータがわかっていない周波数ホッピング波を受信することができる。また、複数の周波数ホッピング波を同時に検出することができる。
【0036】
また、検出した電波信号を復調することができる。
【0037】
また、減衰器を備えているので、強い電波信号の入感により動作が異常になるということを防止できる。
【0038】
また、減衰器は可変減衰器としたので、入力レベルを制御して安定な動作をさせることができる。
【0039】
また、逆フーリェ変換により通信波を合成する逆フーリェ変換装置を備えているので、複数の周波数ホッピング電波を、同時に、分離して受信することができる。
【0040】
また、複数の復調回路を備え、複数の周波数ホッピング波の復調信号を同時にリアルタイムで得ることができる。
【0041】
また、信号処理装置の動作プログラムは書き換え可能としたので、異なる変調方式の電波信号にも対応できる。
【0042】
また、受信部の受信周波数及び受信帯域を決定するプログラムを書き換え可能としたので、異なる周波数の電波信号にも対応できる。
【0043】
また、フーリェ解析結果を平均化して、受信電波の諸元を確定するので、フーリエ変換の周波数分解能を高くしても誤動作が起こりにくい。
【0044】
また、この発明による電波監視システムによれば、異なる場所に配置した複数の電波監視装置を相互にネットワークに接続し、互いにデータを共有することで、広範囲の監視エリアを構築すると共に電波環境の影響を除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による、電波監視装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1の電波監視装置の動作を説明する受信周波数帯域説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による、電波監視システムの構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による電波監視装置のブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による、FFT・IFFTを用いた電波監視装置の構成を示す図である。
【図6】 図5の電波監視装置の動作を説明する動作説明図である。
【図7】 実施の形態7による電波監視装置の部分構成図である。
【図8】 図7の電波監視装置の動作を説明する動作説明図である。
【図9】 従来の周波数ホッピング波の受信装置の構成を示す図である。
【図10】 従来の電波監視装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 空中線、 2 高速探知受信器、
4 速度変換器、 5 信号処理器、 6 表示制御器、
8 増幅器、 10 周波数混合器、 11a〜11n フィルタ、
12 復調器、 13 局部発振器、 21 信号分配器、
22a〜22n 受信部、 23 A/D変換器、 24 メモリ、
25a〜25n 信号処理部, 31 減衰器,
32、32A 検出情報蓄積部、 32B 平均化回路、
32X 解析部、 33 ネットワーク,
34a〜34c 監視場所、40a〜40n 受信帯域、
41 メモリ、 42 逆FFT装置、 43 復調回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio wave monitoring apparatus that captures various radio wave signals radiated in space, analyzes the signal specifications, and identifies a transmission position, and a radio wave monitoring system using the radio wave monitoring apparatus. Is.
[0002]
[Prior art]
Various radio signals are radiated in the space. Some of these radio signals are radiated from illegal radio equipment, and those radiated from legitimate radio stations are causing quality degradation that affects other radio communications. Therefore, it is necessary to monitor such as specifying the source by analyzing the specifications and measuring the quality. A device that performs such monitoring is called a radio wave monitoring device.
By the way, among the above-mentioned radio waves, there is one that attempts to avoid such radio wave monitoring by changing its frequency every short time (called FH), and the reception frequency is generally fixed or close to that. Since this receiver cannot receive signals, various devices have been conventionally devised for the monitoring method.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional FH asynchronous receiver disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-103266. In FIG. 9, 1 is an antenna, 8 is a high-frequency amplifier that amplifies a high-frequency signal received by the
FIG. 10 shows a conventional radio wave monitoring apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-224312. In the figure, 1 is an antenna, 2 is a high-speed detection receiver, 3 is an AD converter, 4 is a speed converter, 5 is a signal processor, and 6 is a display controller.
[0003]
Next, the operation of FIGS. 9 and 10 will be described. As for FIG. 9, the high frequency signal excited by the
[0004]
10, the reception signal received by the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In conventional asynchronous receivers that receive FH signals, it is necessary to obtain information for frequency hopping in advance and adjust the local oscillation frequency to that information. If the hopping frequency is unknown, a separate device for detecting this frequency is required. There was a problem of becoming. Further, there is a problem that a plurality of FH waves having different hopping frequencies cannot be demodulated unless local oscillators having different frequencies are provided.
[0006]
In addition, since the conventional radio wave monitoring apparatus uses a high-speed detection receiver, in the case of a receiver that sweeps on the receiving side with respect to FH waves existing in a wide band, due to the relationship between the sweep speed and the FH speed, It is difficult to detect, and it is difficult to detect a plurality of communication waves simultaneously in a wide band in real time. In addition, there is a problem that it is difficult to determine the target radio wave because it is easily affected by the radio wave environment around the monitoring place and fading.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can detect the frequency of an FH wave whose hopping frequency is not known in advance, and can detect a plurality of FH waves and communication waves. Another object of the present invention is to provide a radio wave monitoring apparatus that can detect in real time.
It is another object of the present invention to provide a radio wave monitoring apparatus that is less affected by the radio wave environment and fading at a monitoring place where radio wave monitoring is performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The radio wave monitoring device of the present invention includes a plurality of receiving units that receive radio signals in different frequency bands,
A plurality of A / D converters connected to the output side of each of the plurality of receiving units, for A / D converting the received radio wave signals;
A plurality of signal processors connected to the output side of each of the plurality of A / D converters, performing Fourier transform on the output signals of the A / D converters, analyzing the specifications of the radio signal, and outputting the analysis results ,
Detection information for detecting a frequency hopping wave by extracting a related analysis result from an analysis result of a plurality of radio signals output from the plurality of signal processors and extracting the radio signal corresponding to the analysis result Accumulation section,
A memory for storing an analysis result of a Fourier transform executed by the signal processor;
From the stored analysis result of the Fourier transform, the data of the frequency hopping frequency detected by the detection information storage unit is cut out, the inverse Fourier transform is performed by performing the inverse Fourier transform, and restoring the communication wave,
A demodulation circuit for demodulating the communication wave restored by the inverse Fourier transform device;It is provided.
[0009]
In addition, the receiving unit receives an antenna that receives the radio signal, and an attenuation that attenuates a signal induced in the antenna.With a variable attenuator controlled by a signal processorIs.
[0010]
In addition, a plurality of demodulation circuits for demodulating the communication wave are provided, and a plurality of demodulated signals are obtained in real time.
[0011]
In addition, the detection information storage unit holds in advance a plurality of programs that determine the operation mode of the signal processor, and when the modulation method of the received radio signal is a modulation method that the signal processor cannot process, The demodulation method is changed by updating the signal processor program to one of the stored programs.
[0012]
Further, the detection information storage unit holds a plurality of programs for determining the reception frequency or reception frequency bandwidth of the reception unit in advance, and when it is determined that the frequency or frequency band of the received radio signal is not appropriate, The program of the receiving unit is updated to one of the held programs.
[0013]
In addition, the detection information storage unit averages a plurality of analysis results obtained by performing Fourier transform by the plurality of signal processors, and specifications of the received radio wave based on the averaged analysis results And an analysis unit for analyzing the above.
[0014]
Further, the radio wave monitoring system according to the present invention includes a plurality of the above radio wave monitoring devices in which the antennas are arranged at different locations,
A data communication device provided in each of the radio wave monitoring devices,
A communication line for data communication between the plurality of radio wave monitoring devices by connecting the data communication devices to each other;
Others provided in the detection information storage unit of any of the plurality of radio wave monitoring devices, the specifications of the radio signal included in the detection information storage unit, and other radio wave monitoring devices obtained via the communication line Are compared with the specifications of the radio signal, and the identity of the radio wave received by each radio monitoring device is determined, and the specifications of the radio signal possessed by the detection information storage unit are compared with the specifications of other radio signals. It is provided with a complementary identity determination device.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The radio wave monitoring apparatus according to
[0016]
Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described. The high frequency signal induced in the
Then, in order to convert it into a digital signal, each
[0017]
As described above, the radio wave monitoring apparatus according to
[0018]
In FIG. 2, each reception frequency band has been described as being adjacent to each other in the figure, but when there is no signal in advance or a frequency band that does not need to be monitored is known. However, it is not always necessary to provide a continuous reception band. In FIG. 1, the
The
[0019]
In the single radio wave monitoring apparatus shown in the first embodiment, the receivable area (positional spread) is narrow, and the radio wave of a distant transmission source with a weak reception signal cannot be sufficiently monitored. In addition, there may be a case where a part of a signal is lost due to fading even when a radio wave of a relatively close transmission source is lost and accurate analysis cannot be performed. In addition, it is difficult to estimate the position of the transmission source by reception at one place. FIG. 3 shows the configuration of the radio wave monitoring apparatus according to the second embodiment that solves such a problem.
In FIG. 3, a plurality of radio wave monitoring apparatuses shown in the first embodiment are prepared and installed at
[0020]
Next, the operation will be described. The detection
In other words, by filling a portion of the signal where the chip has disappeared, such as an FH wave, using detection results at other locations, more complete data is obtained, and a more reliable result is obtained. Thereafter, the result is output to a display (not shown) in the detection
[0021]
Since it comprised as mentioned above, the wide monitoring area corresponding to the breadth of the
[0022]
In the radio wave monitoring apparatus described in the first embodiment and the second embodiment, when a strong radio wave is sensed from a very close source or an extremely strong source, the
[0023]
Next, the operation will be described. Since the receiving
[0024]
As described above, the provision of the attenuator 31 provides the same effect as that of the first aspect, and also enables accurate analysis even when there is an excessive input, thereby enabling a radio wave monitoring apparatus that can handle a wider signal amplitude. Can be obtained.
[0025]
In the radio wave monitoring apparatus of the first embodiment, the signal analysis result is stored in the detection
[0026]
FIG. 5 shows the configuration of the radio wave monitoring apparatus according to the fourth embodiment that solves such a problem.
In the figure,
FIG. 6 is an operation explanatory waveform diagram for explaining the operation of FIG.
[0027]
In FIG. 6, 51 indicates time-sequentially the result of the FFT processing performed by the
As described above, by providing the
[0028]
In the radio wave monitoring apparatus described in the first embodiment, the radio wave signal to be monitored is described as being limited to the FH wave. However, not only FH waves but also those that can target radio signals of various signal forms and various modulation methods are preferable. If the form of the radio signal is different, the processing method in the
A plurality of software for the
The change of the frequency of the digital filter 11 or the local oscillator 13 (that is, the reception frequency or reception frequency band of the reception unit 22) can be changed by the same method. The switching of the receiver operation setting and the change of the reception bandwidth can also be changed by giving an instruction from the detection
[0029]
As described above, by changing the software of the
In this way, in addition to the configuration of the first embodiment, the software installed in the
[0030]
In the radio wave monitoring apparatus having the configuration of FIG. 1 according to the first embodiment, the analysis result of the received radio wave is not stored in the detection information storage unit 32 (except when the signal modulation method is very simple). Demodulation is not possible. However, the content information contained in the demodulated signal is often more important than the analysis of the carrier wave, and it is preferable that it can be demodulated without delay after reception. The radio wave monitoring apparatus according to the present embodiment corresponding to such a problem will be described.
In addition to the configuration of FIG. 1 of the first embodiment, software for estimating communication specifications is added to the
[0031]
Next, the operation will be described. The
By providing the
[0032]
Embodiment 7 FIG.
In the radio wave monitoring apparatus of FIG. 1 of the first embodiment, if the FFT frequency resolution is made fine (frequency resolution is increased), it may be difficult to detect a modulated communication wave as one communication wave. is there. (For example, in the case of a binary FSK signal, it looks like a two-wave signal.) In order to solve such a problem, the radio wave monitoring apparatus according to the present embodiment performs averaging, smoothing, etc. on the FFT results to achieve the same communication. Detectable as a wave. Methods such as averaging and smoothing are well known and will not be described.
[0033]
FIG. 7 shows the configuration of the radio wave monitoring apparatus according to the seventh embodiment. In the figure, reference numeral 32A denotes a detection information storage unit including an averaging circuit, which includes an averaging circuit 32b and an
Next, the operation will be described with reference to the explanatory waveform diagram of FIG. FIG. 8A shows an FFT result analyzed with a high resolution. Since the resolution is high, one signal is originally divided into two values, and a frequency without a signal is detected between them. It shows that it looks as if another signal is present. Reference numeral 62 denotes a result obtained by averaging the data 61. The data divided into two values is integrated into data that is not mistaken as an analysis result of one signal. In the figure, reference numeral 99 is a supplementary line for explaining the frequency range in which the averaging process is performed. Since the subsequent processing is the same as that of FIG. Thus, the bandwidth and the modulation frequency can be detected by performing the averaging process and the smoothing process to artificially reduce the resolution of the signal processing. Further, if the same processing is performed on the FH wave, the bandwidth and modulation frequency of the FH wave can be detected.
[0034]
As described above, even when the frequency resolution of the FFT is high, it can be detected as the same communication wave, so that an FH wave or the like can be detected regardless of the modulation method of the communication wave. The same effect as in the first mode is obtained.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, the radio wave monitoring device according to the present invention performs a Fourier analysis on radio signals received by a plurality of receiving units divided according to frequency bands, compares the plurality of analysis results, and extracts related analysis results. Since the radio signal corresponding to this result is extracted, a frequency hopping wave whose frequency hopping data is not known can be received. In addition, a plurality of frequency hopping waves can be detected simultaneously.
[0036]
Further, the detected radio wave signal can be demodulated.
[0037]
In addition, since the attenuator is provided, it is possible to prevent the operation from becoming abnormal due to a strong radio signal input.
[0038]
Further, since the attenuator is a variable attenuator, the input level can be controlled to enable stable operation.
[0039]
In addition, since an inverse Fourier transform device that synthesizes communication waves by inverse Fourier transform is provided, a plurality of frequency hopping radio waves can be separated and received simultaneously.
[0040]
In addition, a plurality of demodulation circuits are provided, and a plurality of frequency hopping wave demodulated signals can be simultaneously obtained in real time.
[0041]
In addition, since the operation program of the signal processing device is rewritable, it can cope with radio signals of different modulation methods.
[0042]
In addition, since the program for determining the reception frequency and reception band of the reception unit can be rewritten, it is possible to deal with radio signals of different frequencies.
[0043]
Also, since the Fourier analysis results are averaged to determine the specifications of the received radio wave, malfunctions are unlikely to occur even if the frequency resolution of the Fourier transform is increased.
[0044]
In addition, according to the radio wave monitoring system of the present invention, a plurality of radio wave monitoring devices arranged at different locations are connected to each other and shared with each other, thereby constructing a wide range of monitoring areas and affecting the influence of the radio wave environment. Can be removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio wave monitoring apparatus according to
2 is a reception frequency band explanatory diagram for explaining the operation of the radio wave monitoring apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a radio wave monitoring system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a radio wave monitoring apparatus according to
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a radio wave monitoring apparatus using FFT / IFFT according to
6 is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the radio wave monitoring apparatus of FIG. 5;
FIG. 7 is a partial configuration diagram of a radio wave monitoring apparatus according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the radio wave monitoring apparatus of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a conventional frequency hopping wave receiver.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a conventional radio wave monitoring apparatus.
[Explanation of symbols]
1 antenna, 2 high-speed detection receiver,
4 speed converter, 5 signal processor, 6 display controller,
8 amplifiers, 10 frequency mixers, 11a-11n filters,
12 demodulator, 13 local oscillator, 21 signal distributor,
22a to 22n receiver, 23 A / D converter, 24 memory,
25a-25n signal processing unit, 31 attenuator,
32, 32A detection information storage unit, 32B averaging circuit,
32X analysis unit, 33 network,
34a-34c monitoring location, 40a-40n reception band,
41 memory, 42 inverse FFT device, 43 demodulation circuit.
Claims (7)
この複数の受信部それぞれの出力側に接続され、受信した前記電波信号をA/D変換する複数のA/D変換器、
前記複数のA/D変換器それぞれの出力側に接続され、前記A/D変換器の出力信号をフーリェ変換し、前記電波信号の諸元を解析し、解析結果を出力する複数の信号処理器、
前記複数の信号処理器の出力した複数の電波信号の解析結果から、関連性のある解析結果を抽出し、この解析結果に対応する前記電波信号を抽出することにより周波数ホッピング波を検出する検出情報蓄積部、
前記信号処理器が実行したフーリェ変換の解析結果を記憶するメモリ、
前記記憶したフーリェ変換の解析結果から、前記検出情報蓄積部が検出したホッピング周波数のデータを切り出して、逆フーリエ変換を行ない前記周波数ホツピング波を復元する逆フーリェ変換装置、
前記復元した周波数ホツピング波を復調する復調回路を備えたことを特徴とする電波監視装置。A plurality of receivers for receiving radio signals in different frequency bands;
A plurality of A / D converters connected to the output side of each of the plurality of receiving units, for A / D converting the received radio wave signals;
A plurality of signal processors connected to the output side of each of the plurality of A / D converters, performing Fourier transform on the output signals of the A / D converters, analyzing the specifications of the radio signal, and outputting the analysis results ,
From the analysis results of a plurality of radio signal output of said plurality of signal processor extracts the analysis results that are relevant, we detect the frequency hopping waves by extracting the radio signal corresponding to the analysis result detected Information storage,
A memory for storing an analysis result of a Fourier transform executed by the signal processor;
From the stored analysis result of the Fourier transform, the data of the hopping frequency detected by the detection information storage unit is cut out, the inverse Fourier transform is performed to perform the inverse Fourier transform, and the frequency hopping wave is restored,
A radio wave monitoring apparatus comprising a demodulation circuit for demodulating the restored frequency hopping wave .
この電波監視装置のそれぞれに設けられたデータ通信装置、
前記データ通信装置を互いに接続して前記複数の電波監視装置間でデータ通信する通信回線、
前記複数の電波監視装置のいずれかの前記検出情報蓄積部に設けられ、この検出情報蓄積部が有する前記電波信号の諸元と、前記通信回線を介して得た他の電波監視装置が有する他の電波信号の諸元とを比較して、各電波監視装置が受信した前記電波の同一性を判定し、この検出情報蓄積部が有する前記電波信号の諸元を他の電波信号の諸元で補完する同一性判定装置を備えたことを特徴とする電波監視システム。The radio wave monitoring apparatus according to claim 2 , wherein the antennas are arranged at different locations.
A data communication device provided in each of the radio wave monitoring devices,
A communication line for data communication between the plurality of radio wave monitoring devices by connecting the data communication devices to each other;
Others provided in the detection information storage unit of any of the plurality of radio wave monitoring devices, the specifications of the radio signal included in the detection information storage unit, and other radio monitoring devices obtained via the communication line Are compared with the specifications of the radio signal of each radio wave, and the identity of the radio wave received by each radio wave monitoring device is determined. A radio wave monitoring system comprising a complementary identity determination device.
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