[发明专利]针对移动干扰源的网络化软件无线信号监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于无线信号监测领域，具体涉及一种针对移动干扰源的网络化软件无线信号监测方法。

背景技术

无线电监测采用先进的技术手段和一定的设备对无线电发射频率、频率误差、发射带宽等进行测量，对声音信号进行监听，对非法电台和干扰源测向定位进行查处等。

无线电预测是指探测、搜索、截获无线电管理地域内的无线电信号，并对该无线电信号进行分析、识别、监视并获取其技术参数、工作特征和辐射位置等技术信息的活动，他是有效的实施无线电管理的重要手段依据，也是无线电频谱管理的重要分支。

低空飞行物、地面车辆等移动干扰源位置变化快，对正常信号源的干扰持续时间短，难以在单点快速捕获，因而容易对通信系统整体造成持续、大范围的通信干扰和破坏。

当前的移动无线干扰源的检测方法是：在一个检测区域内有两个无线检测节点和一个运算单元，有干扰源通过该区域时两个固定的无线检测节点测量干扰信号到达两个节点的时间差，运算单元计算出当前检测节点的检测范围内干扰节点位置和移动轨迹，由于运算能力的限制，运动干扰源速度较大时，不能计算出连续的运动轨迹，而且要实现较大范围内的干扰源的运动轨迹描述，必须通过很多的监测区域实现，没有网络的支持只能通过事后统计各个检测区域数据描绘出干扰源的运动轨迹。

发明内容

本发明的目的是要给出一种针对移动干扰源的网络化软件无线信号监测的方法和系统，以实现对快速移动的干扰源的识别、跟踪和预测，从而解决了低空飞行物、地面车辆等移动干扰源的无线信号监测问题。

本发明提出的网络化软件无线信号监测方法，针对高速运动干扰源存在的干扰范围广，在局部区域干扰信号持续时间短，但在整体区域内干扰信号连续的特点，使用多个能监测局部区域的监测节点，通过高速网络连接到后端云计算平台，将多个监测节点监测到的数据在后端云计算平台进行融合，以实现对多个监测节点监测区域并集区域的监测。

其中，监测节点由集成了宽频接收天线、宽频无线信号接收模块、高速ADC模块和高性能FPGA的通用软件无线电平台实现。如图1所示。

移动干扰源监测系统：该系统由数量众多的监测节点通过高速网络互相连接，并与高性能计算中心进行连接。监测节点分布在不同的区域，通过监测区域的合并以实现对大范围区域的监测。监测节点和高性能计算中心能实现双向的通信，高性能计算中心能对监测节点提供的数据进行实时的处理，根据监测到的离散点在时空上的逻辑联系融合分析，确定移动干扰源的轨迹融合得到可用的信息，从而进一步对监测节点进行控制。如图2所示。

监测节点一次可以对100MHz以上的频谱范围进行监测和实时处理，通过动态的更新中心频率能对0-5.8GHz范围内的无线信号进行连续扫描。监测节点能够监测的范围是以r米为半径的圆，移动物体以v米/秒的速度移动。则监测节点能监测到移动物体的时间从0秒(当移动节点沿监测节点监控区域的圆形的切线经过)到2r/v秒(当移动节点沿监测节点监控区域的圆形的直径经过)。监测节点扫描100MHz信号需要的时间为Ts秒，扫描整个频谱范围0-F MHz所需时间为F*Ts/100秒。在没有指定特定扫频范围的情况下，监控节点需要连续的对整个频谱范围进行扫描。因此单个监测节点能够扫描到移动干扰源的次数Cs计算公式如下：

0＜＝Cs＜＝200*r/(v*F*Ts)                                (1)

当v＝200米/秒，F＝5800MHz，r＝10000米，Ts＝0.01秒时，则Cs最大值为172.4次。

在有3个(3个以上时，可以任取3个监测节点)监测节点在监测到移动干扰源后，根据接收到信号强度S和自由空间传播模型，在不同的假定发送功率的情况下，计算出移动干扰源的候选位置(候选位置为以监测节点为圆心，以传输距离L为半径的圆)。

如图3中左边所示，当假设移动干扰源的发送功率为Pt1时，MS1，MS2和MS3根据各自接收到的信号强度，利用自由空间传播模型，计算得到各自的候选区域，但三个候选区域没有交集，如图3右边所示，当假设的移动干扰源的发送功率减少到Pt2时，MS1，MS2和MS3计算得到的候选区域正好交于一点，该点即通过在后台云计算平台中将多个监测节点采集到的数据融合后得到一个移动干扰源的位置。通过更多移动干扰源的组合计算得到的多个移动干扰源的位置，并通过概率的方式计算得到移动干扰源的位置期望值。