基于小型监测站的无线电监测系统构建

基于小型监测站的无线电监测系统构建

赵云艳

云南省红河哈尼族彝族自治州建水县无线电监测中心  云南省红河哈尼族彝族自治州 651400

摘要：如今，我们的日常生活中随处可见无线电业务，无线电技术的发展也得到了国家的重点关注，促进无线电技术的发展越来越重要。目前对于无线电的监测基本上都是基于大型监测站，建设成本昂贵，而且无法移动，监测不够灵活，随着人们生活环境尤其是城市环境中电磁干扰的复杂度不断提高，大型监测电站的监测范围受到限制，离监测站较远的信号衰减严重，就导致信号无法监测。为此，小型监测站的建设是必要的，目前应用较为广泛。

关键词：无线电监测；无线电定位；测量基站  

随着我国的经济发展促进了各个产业的技术进步，国内对通讯网络以及质量的要求不断提升，如大型企业、公共网络对通讯安全和稳定性的要求也随之提升，对于通信线路的数量和业务能力也提出了更高的要求。随着无线电通信技术的飞速发展，为防止无线电资源被滥用，杜绝无线电犯罪，加强无线电管理是十分必要的。无线电管理中最重要内容是对无线电源的监测定位，对不明无线电干扰源、发射源进行精确定位。目前已有的无线电监测基站一般建立在点源探测，主要通过检测基站接收到的信号强弱来判断周围是否有干扰源，效率较低而且无法准确确定发射源位置。为提高对干扰源的定位精度，通过对无线电监测区域的各个基站采集的无线电信号进行分析处理。

一、无线电监测的基本概念

1、监测工作基本功能。无线电监测就是对指定的空间、频段等进行监测，包括频段利用、开发、信道通讯等，也包括频率分配和管理等，当然也可对非法信号进行直接监控并进行处理或者干扰等，也可在一定范围内对信号源进行定位并进行干扰控制等。

2、频谱利用数据。频谱利用率分析主要就是对一个频段中特定频率信道的利用情况进行分析，识别并记录避免重复使用控制信道利用效率。记录完成后，如果在指定的信道上没有任务增加或者空闲则可以对繁忙的信道进行调配；也可以对比管理记录，如果某个信道没有使用记录而被占用则进行用户调查并提醒。频段繁忙的时候还可以通过调配来重新划分未使用信道。单个频率或者频段上的信号持续时间有限，通过监测可以记录 24 小时的用量变化，峰值、忙时、闲时等，此时频谱利用测量就可以对此类参数进行描述，频谱对频段配置进行划分，并将分配记录或者历史数据；对实际频率占用的情况进行检测，帮助注册用户屏蔽干扰或者分配资源。监测中鉴定发射机的信号质量、控制干扰，测定用户或者非法操作的信号时间，识别杂散辐射源，尤其是对城市区域对噪声信号进行分析并控制也是十分重要的。

二、基于小型监测站的无线电监测系统构建

基于小型监测站的无线电监测系统，其结构通常被分为三层，笔者对无线电监测系统的三层机构进行详细分析。

1、信息接入层。信息接入层是无线电监测系统的重要组成部分，能够对各个基站和信息处理中心出现的问题进行处理[1]。传输数据过程中所采取的方式为无线电监测传输协议，通常情况下，可以将其简称为RMTR 协议，该协议在数据传输中的应用十分普遍，这里所说的数据传输，主要是指监测点向系统传输数据的过程，并且这个协议中还包含了无线电监测传输协议的子集。客户端会对各个基站点发出的业务请求进行接收，并在此基础上，构建一个新型链接形式，并且由客户端下达申请指令，服务器会对这个指令给予回应。服务器在回应指令后，会退出这个链接。想要利用客户端完成通信请求的发送，要求通信双方建立连接关系，这是发送通信请求的前提基础，只有通信用户得到许可后，方能利用客户端进行数据信息的持续发布，在遇到测量参数变化、测量终止、以及数据开关启动等状况时，数据信息发布方能停止。在RMTR 协议请求之中，RMTP 会作为关键字而出现，其字符串会显示为#，传输的文本信息主要包括两种类型，第一种类型为文本检测数据报文；另一种类型为文本数据报文。

2、数据分析层。这一层的主要功能就是对无线电监测基站所获得的数据进行分析，包括干扰源的定位以及排查噪音，在数据信息分析完成后，还要对数据信息分析结果加以利用，并将其作为地理卫星空间坐标的确定条件，然后在信息展示层进行体现。接下来，笔者会简述数据信息分析中经常使用的算法。

（1）到达时间差定位算法。到达时间差定位算法的英文简称为TDOA算法，主要是指对基站所获得的电磁信号到达时间差进行利用，然后在此基础上进行计算，并依据计算结果定位目标源[1]。在计算过程中，需要注意所选基站不能处于相同的直线上。到达时间差定位算法在具体实施阶段，可以细化为两个实施步骤：第一，对各处基站信号的获取时间进行记录，记录的方法为广义互相关算法；第二，对非线性方程组进行计算，并根据计算结果，定位干扰源，计算方法为递归算法，目前，双曲线方程非递归算法的应用较为普遍。此外，基站的分布方式最好为分散式，其目的在于扩大无线电信号的监测范围，有助于强化监测工作的效果，如果在信号监测过程中，发现信号幅值高于限定值，那么就需要采取有效的措施对其进行处理。若超出限定值的信号由TDOA基站获取，应对限定值进行判断，然后将限定值要求作为依据，对超值信号的主信息进行提取和处理。

（2）数据去燥算法。不明无线电发射源是无线监测系统的主要监测对象，故所得到的信号，均具有波动大，平稳性差的特点，究其原因，主要是信号发送地坐标尚未明确，所得到的信号是被干扰过的信号。试验结果表明，通过经验模态分解法和奇异值分解法的使用，可以对信号进行去燥预处理。

3、信息展示层。系统管理、用户管理和界面显示是信息展示层所包括的重点内容。需要利用Struts 和Hibemate 框架对信息展示曾经进行建构，究其原因，主要是这两种框架能够准确映射用户的地理坐标信息，有利于实现对数据访问的封装，以降低数据库控制的难度。并且该层在架构过程中，还融合了拦截器机制，能够对用户请求进行拦截处理，从而使系统耦合程度降低。

4、无线电监测系统测试。通过对真实环境当中的无线电进行监测，并最终对该系统实施测试，系统可利用各基站信号自动检出三路信号，在利用相关方法去燥之后可得到精确的结果，最终确定地理空间位置坐标信息，再通过转换处理以后便可呈现在地图上，该结果和实际的发射源相距不大，这也在一定程度上显示出了本次研究所设计出的系统能够实现对无线电干扰源的高效、精确定位，系统参数信息具体包括：通过信息过滤处理后的TDOA 算法响应时间不超过10s；定位误差也将会被控制在35m 左右；其中采用网格法进行搜索的相应时间将不超过8s；定位误差也将会被控制在100m 之内。

综上所述，基于小型监测站的无线电监测系统具有三个层次，分别为信息接入层、数据分析层和信息展示层，且每个层次都具备特定的功能，测试结果表明，无线电监测系统的准确性较高，具有良好的推广和应用价值。

参考文献：

[1] 陈丽霞. 基于小型监测站的无线电监测系统构建[J] . 信息与电脑( 理论版)，2017(09):113-115.

[2] 苗晟，董亮，何丽波. 基于小型监测站的无线电监测系统构建[J]. 电子测量技术，2018，37(05):132-135.

[3] 徐弘良. 网格化无线电监测系统总体设计原理概述[J].中国无线电,2019(2).

[4] 徐禄, 裴峥, 马方立. 无线电监测软件总线的设计及应用[J]. 西华大学学报: 自然科学版,2018,33(3).

[5] 许杨，石志勇，刘会春．基于无线电监测和形态滤波的抗电磁干扰方法［J］．国外电子测量技术，2019.03：