一种分布式频谱监测方法技术

本发明专利技术提供一种分布式频谱协同监测系统，包括一用于下发监测任务A的监测控制中心和多个采集并回传频谱数据的监测接收机，监测控制中心和监测接收机之间连接有一监测处理器，其包括协同方案制定模块和数据分析处理模块；协同方案制定模块根据监测任务A的要求制定调度监测方案B和监测命令C，并根据调度监测方案B进行选择、分组、标号、同步，监测接收机根据监测命令C采集频谱数据；数据分析处理模块接收并分析监测接收机回传的频谱数据，并将经过分析的信号数据回传至监测控制中心。本发明专利技术还提供一种基于该系统的频谱监测方法。本发明专利技术的频谱监测方法同时具有较好的扫描周期、频谱分辨率和接收灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式频谱监测方法
本专利技术涉及一种频谱监测方法，具体涉及一种分布式频谱监测方法。
技术介绍
无线频谱是一种不可再生的自然资源，是无线通信的基础支撑，其总量是有限的，也决定着整个通信行业的发展。无线频谱的使用受到传播环境、通信设备之间的干扰等诸多因素的影响，使得真正实用的频谱少之更少。频谱监测是指探测、搜索、截获监测地域内电磁环境及电磁频谱信号，并对无线电信号进行分析、识别、监视、统计电磁频谱参数及工作特征等活动的统称。监测主要包括信号检测、搜索和截获、显示、信号频谱参数测量、信号识别等。进行频谱监测，主要有如下意义。首先，对电磁环境的频谱监测，可以为频带的划分和分配、频率的指配提供依据。其次，频谱监测是定位、查处非法未知的无线电信号基础手段，有助于维持空中无线电波的秩序。最后，频谱监测有助于管控合法的无线电用户，使他们工作在指定的频率上，开展指定的业务。目前，越来越多的无线电传输设备的使用使得无线电频谱监测的难度越来越大，使用的频率范围更宽，信道能力起伏更大，时间变化性更强。这就要求接收机的频率范围更广，窄带更窄，宽带也需更宽。面对各种突发信号，需要更快速的扫描速度和更短的扫描周期；面对各种微弱信号，需要更强的接收灵敏度以及更有效的信号检测方法。总之，对新一代接收机的实时监测等多方面的要求越来越高。同时，随着集成电路的发展，接收机也面向小型化、数字化、功能化方向发展。总之，由于种种原因，使得电磁背景越来越复杂，为信号的监测带来很大的难度。面对实际工作中不断变化的应用环境和多样化的监测任务，对接收机的要求也越来越高。同时，为了面向复杂电磁环境下的未来战场、反恐救灾、境外行动等应用场景，为满足频谱监测的“大范围、快部署、低功耗”实际需求，非常有必要建设分布式智能频谱监测网。分布式频谱监测网具有监测精度高、系统容错性好以及可远程监控等特点，是建立起全地域覆盖、全频域无缝隙、全时段不间断、全天候工作的电磁频谱监测网的有效途径。因此，建立与完善无线频谱监测手段，加强无线电频谱监测工作，对有效地利用有限的频谱资源、实施科学的频谱管理具有重要的现实意义。目前，现有的频谱监测系统主要是采用如图1所示的频谱分段步进搜索模式，即接收机按照预先设置的搜索频段的起始频率、终止频率、步进频率间隔等参数进行搜索，步进频率间隔(监测带宽)通常最大为系统最大处理带宽，目前典型值为10MHz、20MHz。如图1所示，将扫描频段fstart-fend范围划分为m个子频段，接着分别对各个子频段进行中频信号处理，然后对各个子频段频谱进行处理，再拼接成最终的频谱扫描处理数据。上述现有的频谱监测系统所采用的分布式频谱监测方法主要存在以下缺陷和不足[崔伟亮.复杂电磁背景下信号截获与分类[D].解放军信息工程大学,2007.]：(1)系统无法同时对所有频段监视，存在搜索的盲区，容易遗漏当前扫描频段之外发生的重要瞬态信号。例如，当前频谱正在扫描子频段1，同时此刻在子频段m存在信号，然而当接收机扫描至子频段m时，该信号已经消失，则此信号并未被捕捉。(2)复杂电磁背景下信号频率搜索范围很宽(通常达到GHz以上)，但较宽的频率搜索范围与高频率分辨率(低RBW)及搜索周期之间存在一定的矛盾关系。在一定的频率搜索范围内，如果FFT点数固定，加大监测带宽可使得搜索周期缩短，但会造成频率分辨率的降低(RBW分析带宽增大)，因此难以协调搜索周期与频率分辨率之间的矛盾关系。(3)对于信道底部噪声电平起伏较大的频段以及微弱信号的监测，搜索效果也比较差。微弱信号主要有两种，一种是信号本身能量较小，此时接收机所监听到的信号非常微弱；第二种就是干扰过大，有用信号混杂在大量强噪声中，此时的主要工作便是要抑制噪声干扰，以便从干扰中检测出有用的微弱信号。不论是哪种，如果监测接收机的接收灵敏度不够高，都会明显影响较弱信号的接收与判断。简而言之，现有监测方法不可能同时具有较短的扫描周期、较高的频谱分辨率、较好的接收灵敏度，即很难对瞬时信号/突发信号/窄带密集信号/微弱信号同时进行有效的监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的智能的分布式频谱监测方法，以使分布式频谱协同监测系统在扫描周期、频谱分辨率、接收灵敏度等性能指标上同时得到满足。为了实现上述目的，本专利技术提供一种分布式频谱协同监测系统，包括一用于下发监测任务A的监测控制中心和多个采集并回传频谱数据的监测接收机，所述监测控制中心和监测接收机之间连接有一监测处理器，该监测处理器包括协同方案制定模块和数据分析处理模块；所述协同方案制定模块根据监测任务A的要求，制定调度监测方案B和多个监测命令C，并根据调度监测方案B对所述监测接收机进行选择、分组、标号、同步，所述监测接收机根据所述监测命令C采集频谱数据；所述数据分析处理模块接收并分析监测接收机回传的频谱数据，并将经过分析的信号数据回传至监测控制中心。所述监测处理器还包括通信模块，所述协同方案制定模块通过所述通信模块接收监测任务A和下发监测命令C，且所述数据分析处理模块通过所述通信模块接收监测接收机回传的频谱数据和回传所述经过分析的数据。另一方面，本专利技术提供一种分布式频谱监测方法，其特征在于，包括：S1：提供一根据权利要求1或2所述的分布式频谱协同监测系统；S2：监测控制中心根据用户的指令生成并下发监测任务A；S3：根据监测任务A的要求，监测处理器的协同方案制定模块制定调度监测方案B和监测命令C；S4：协同方案制定模块根据所述调度监测方案B对多个监测接收机进行选择、分组、标号、同步；S5：监测接收机根据所述监测命令C采集频谱数据，并将频谱数据回传至数据分析处理模块；S6：数据分析处理模块接收并分析监测接收机回传的频谱数据，同时将经过分析的信号数据回传至监测控制中心；S7：监测控制中心存储与显示接收到的信号数据；S8：监测任务A结束；其中，所述调度监测方案B包括：选择设定一个基准监测接收机，监测处理器调度多个监测接收机与该基准监测接收机在第一协作模式和/或第二协作模式和/或第三协作模式下协同工作。所述第一协作模式为分频协同扫描模式，所述第二协作模式为同频协同拼接模式，且所述第三协作模式为同频同步合并模式。与基准监测接收机在第一协作模式下协同工作的所述监测接收机的数量为m个，如果Tr≥T，则m＝0，反之，其中，Tr为监测任务A要求监测方法完成一次全频段扫描所需要的最短时间，单位为s；T是单个监测接收机进行全频段扫描所需要的时长，单位为s；与基准监测接收机在第二协作模式下协同工作的所述监测接收机的数量为l个，如果Wr≥w，则l＝0，反之，其中，Wr为监测任务A要求的监测方法的频率分辨率，单位为Hz；w为监测接收机的频谱分辨率，单位为Hz；与基准监测接收机在第三协作模式下协同工作的所述监测接收机的数量为p个，如果Sr≥s，则p＝0，反之，其中，Sr为监测任务A对监测方法的灵敏度的要求，单位为dB；s为监测接收机的灵敏度，单位为dB。所述监测接收机的总数至少为m+l+p+1个。所述监测命令C包括Cij，其中Cij表示对标号为ij的监测接收机下发的监测命令，ij则表示第i协作模式的第j个监测接收机，i＝1,2,3，fij表示监测接收机的扫描起始频率，fij′表示监测任务A中扫描频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式频谱协同监测系统，包括一用于下发监测任务A的监测控制中心(1)和多个采集并回传频谱数据的监测接收机(3)，其特征在于，所述监测控制中心(1)和监测接收机(3)之间连接有一监测处理器(2)，该监测处理器(2)包括协同方案制定模块(21)和数据分析处理模块(22)；所述协同方案制定模块(21)根据监测任务A的要求，制定调度监测方案B和多个监测命令C，并根据调度监测方案B对所述监测接收机(3)进行选择、分组、标号、同步，所述监测接收机(3)根据所述监测命令C采集频谱数据；所述数据分析处理模块(22)接收并分析监测接收机(3)回传的频谱数据，并将经过分析的信号数据回传至监测控制中心(1)。

【技术特征摘要】
1.一种分布式频谱协同监测系统，包括一用于下发监测任务A的监测控制中心(1)和多个采集并回传频谱数据的监测接收机(3)，其特征在于，所述监测控制中心(1)和监测接收机(3)之间连接有一监测处理器(2)，该监测处理器(2)包括协同方案制定模块(21)和数据分析处理模块(22)；所述协同方案制定模块(21)根据监测任务A的要求，制定调度监测方案B和多个监测命令C，并根据调度监测方案B对所述监测接收机(3)进行选择、分组、标号、同步，所述监测接收机(3)根据所述监测命令C采集频谱数据；所述数据分析处理模块(22)接收并分析监测接收机(3)回传的频谱数据，并将经过分析的信号数据回传至监测控制中心(1)。2.根据权利要求1所述的分布式频谱协同监测系统，其特征在于，所述监测处理器(2)还包括通信模块(23)，所述协同方案制定模块(21)通过所述通信模块(23)接收监测任务A和下发监测命令C，且所述数据分析处理模块(22)通过所述通信模块(23)接收监测接收机(3)回传的频谱数据和回传所述经过分析的数据。3.一种分布式频谱监测方法，其特征在于，包括：S1：提供一根据权利要求1或2所述的分布式频谱协同监测系统；S2：监测控制中心(1)根据用户的指令生成并下发监测任务A；S3：根据监测任务A的要求，监测处理器(2)的协同方案制定模块(21)制定调度监测方案B和监测命令C；S4：协同方案制定模块(21)根据所述调度监测方案B对多个监测接收机(3)进行选择、分组、标号、同步；S5：监测接收机(3)根据所述监测命令C采集频谱数据，并将频谱数据回传至数据分析处理模块(22)；S6：数据分析处理模块(22)接收并分析监测接收机(3)回传的频谱数据，同时将经过分析的信号数据回传至监测控制中心(1)；S7：监测控制中心(1)存储与显示接收到的信号数据；S8：监测任务A结束；其中，所述调度监测方案B包括：选择设定一个基准监测接收机，监测处理器(2)调度多个监测接收机(3)与该基准监测接收机在第一协作模式和/或第二协作模式和/或第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，周斌，卜智勇，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31