[发明专利]一种智能电磁监测系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉无线通信技术，并且更特别地，涉及一种智能电磁监测系统。

背景技术

无线电频谱不是取之不尽、用之不竭的公共资源，其有限性日益凸显。随着无线通信技术的飞速发展，蜂窝移动通信、数字电视广播系统、无线宽带接入系统、超短距离无线通信系统以及其他各类专用无线通信系统等，越来越多地出现在人们日常生活中。各种无线电技术与应用的竞争愈加激烈，使无线电频谱资源拥挤不堪。近几年，用户对各类数据传输业务的需求越来越多样化、高速化。为满足用户对不同业务传输质量的需求，也为了能够在各种传输环境中为用户提供尽可能最佳的数据传输服务，各种短距离通信系统得到了空前的发展。而这些系统的使用，使得原本较拥挤的无线频谱资源变得日益稀缺，导致用户需求与频谱资源稀缺之间矛盾不断加大。针对频谱资源严峻的供需矛盾，尽管已经提出了很多先进技术来提高系统频谱利用率，诸如链路自适应技术、多天线技术、正交频分复用等，但这些技术受到香浓定理的限制，只能以牺牲复杂度为代价接近香农极限，不能为系统增加额外的通信容量。频谱资源日益紧张的局面并没有从根本上得到解决，频谱资源供需矛盾依然突出。

基于以上原因，已有专家和学者引入认知无线电技术，改造传统的无线传感器网络，使传感器节点可以感知频谱环境，检测主用户，使用闲置频谱，成为具备动态频谱利用能力的无线认知传感器网络。

频谱感知是区分传统无线传感器网络和无线认证传感网络的主要功能之一，也是频谱监管系统的核心。目前比较成熟的感知技术多为单节点感知技术，例如匹配滤波器感知技术、能量检测感知技术、干扰温度检测感知技术和循环平稳特征感知技术。然而在针对认知传感器不断变化的网络拓扑时，这些技术不能简单直接应用在能力有限的传感器上。

一些基于多节点协同频谱检测的方案可以适应认知传感器不断变化的网络拓扑，如基于双门贤能量检测和循环品味检测的混合感知方案等。然而，这些方案不能够解决由于传感器节点因地形、天气等原因造成的信号微弱或不稳而造成网络构架局部失效的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在不能有效接收信号微弱或不稳的传感器节点的信号问题，本发明的目的是提供一种智能电磁监测系统，其特征在于，包括：

多个电磁信息传感器，其用于采集电磁信息、向无线网络发射所采集的电磁信息以及接收无线网络中电磁信息并存储信息；

一个或多个巡视采集器，其用于在移动中采集、处理并储存相近电磁信息传感器通过无线网络发射出的电磁信息以及向无线网络发射所存储的信息；

数据服务器，其用于采集、处理并储存节点机和巡视采集器通过无线网络发射出的电磁信息，生成各个频段的历史检测概率分布信息，以及向巡视采集器发射所存储的信息和各个频段的历史检测概率分布信息；

信息管理终端，其可以通过有线或无线网络调阅和显示数据服务器中存储的信息。

进一步地，所述电磁信息传感器之间通过混合协作的方式感受、采集和处理无线网络覆盖区域中的信道，即电磁信息传感器被设定有两个判断门限ξ₁和ξ₂，当检测到的频段信号的能量小于ξ₁时，电磁信息传感器可判断该频段不存在主用户信号，当检测到的频段信号的能量大于ξ₂时，电磁信息传感器可判断该频段存在主用户信号，当检测到的频段信号的能量在ξ₁和ξ₂之间时，电磁信息传感器则将该频段信号的能量本地存储待巡视采集器采集，由巡视采集器综合其他电磁信息传感器所收集到的信息综合判断；

其中，

N为频谱信息取样数，

Q^-1为函数的反函数，

P_fa为虚警概率，

σ_n为实际噪声功率，

δ_n为虚拟噪声功率，

P_S为所测频段的历史检测概率分布，

P_S(t)为t时段内所测频段的历史检测概率。