[发明专利]一种实时无线电协同监测、检测与定位方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及无线电监测中多传感节点协同监测、检测与定位。

背景技术

无线电频谱是信息无线传输的重要载体，是实现无线互联的唯一手段，是一种重要的国家战略资源，通过无线电监测，进行无线电频谱管理，维护空中电波秩序，保证无线电安全，是关乎经济发展、社会稳定和国家安全的重要因素。目前，全国各省已建立了以固定监测站为主的无线电监测网，主要是针对大范围常发信号设计，由于受多径和阴影效应的影响，固定监测站对局部区域异常无线电信号的检测往往显得力不从心。在对一些重要的考场和会场进行无线电安全保障工作时，无线电监测部门通常采取的方法是派出监测车，通过人工查找的方式来排查异常无线电信号发射源，监测工作量大，效率难以提高，并且采用人工查找的方式难以检测到随机突发异常无线电信号。

同时，随着无线通信技术的发展，目前无线通信设备已经由窄带、大功率发射逐渐向微型化、数字化和智能化方向发展，各种小功率无线发射设备增多给无线电监管工作带来了一定的困难；另外，在逐步加快的城市建设步伐背景下，高楼林立，电磁环境日趋复杂，传统的无线电监测方法面临着许多严峻挑战，例如，由于高层和超高层建筑增多，有的固定监测站所处位置已不再是监测区域的最高点，监测范围缩小，盲区增大，严重影响到无线电监测站对信号的测向和定位。

发展精细化无线电监测是克服上述困难的有效途径。然而，精细化监测仍然存在一些问题，例如，精细化监测必然要求在监测区域布置大量传感节点，这将造成网络数据量增大，如果所有的监测数据都传输到汇聚中心进行处理则必将加大汇聚中心数据处理负荷；通常，对于传统的无线电监测站，监测和测向定位功能是独立的，而要发展精细化无线电监测则必然要求实时地进行信号的监测、检测和定位；另外，由于监测设备接收带宽的限制，采用传统的监测方法，经过多次扫描获得的某一段频率范围内的频谱数据已不再是实时频谱，而发展精细化无线电监测要求对频谱进行实时处理。

因此，发展精细化监测急需一种能够集实时无线电监测、检测和定位为一体的，传感节点和汇聚节点能够协同调度的监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时无线电协同监测、检测与定位方法，有效解决了目前无线电监测技术存在的主要问题。该方法集无线电监测以及异常信号检测与定位为一体，能够对无线电信号I/Q分量及无线电频谱进行实时监测和检测，同时，通过汇聚节点协同调度传感节点实现对异常无线电发射的测向和定位，为局部重点区域精细化无线电监测提供了一种技术方案。

本发明一种实时无线电协同监测、检测与定位方法，包括以下步骤：

(1) 在监测区域布置多个传感节点和一个汇聚节点。

(2) 汇聚节点将监测频率范围划分为N个子带，分配给各个传感节点的A模块在相应的子带内进行实时频谱监测，B模块等待调度。

(3) 传感节点通过能量检测判断A模块接收到的信号中是否存在异常无线电信号，若无异常，则传感节点存储实时I/Q信号和时间至数据库表1；若传感节点i检测到异常无线电信号，则传感节点在存储实时I/Q信号和时间至数据库表1的同时，将异常信号产生时间段的起止时刻存入数据库表2，并向汇聚节点发出协同请求。

(4)汇聚节点接受传感节点i发来的协同请求，以广播方式通知各个传感节点B模块对子带i进行实时频谱监测。

(5) 若某个传感节点B模块检测到子带i存在异常无线电发射，则该传感器节点将信号数字I/Q分量及相应的时间标签传送到汇聚节点，若没有检测到异常信号，则B模块返回到等待调度状态。

(6) 汇聚节点根据数字I/Q分量和相应的时间标签进行定位。 

(7) 汇聚节点在电子地图上显示异常信号发射位置或方向，并将异常无线电信号源位置或者方位显示信息授权给移动终端进行异常信号排查。

(8) 若排查尚未结束，则汇聚节点继续响应传感节点i的协同请求，动态显示异常信号发射源所处位置；若排查结束则汇聚节点结束本次响应，回到等待状态或响应下一协同请求。

(9) 当监测结束时，各传感节点将在各个子带测量到的实时I/Q分量传到汇聚节点，汇聚节点将相同时间段的测量结果叠加，获得整个频段实时无线电信号I/Q分量和实时频谱。

所述传感器节点由具有GPS功能的两个软件无线电模块A和B构成，其功能是将接收到的射频信号搬移到基带，并通过处理获得数字I/Q分量，每一个传感节点与周围至少两个传感节点视通，采用能量检测和特征值检测等方法检测异常无线电信号。