一种高铁通信的干扰检测方法技术

本发明专利技术公开了一种高铁通信的干扰检测方法。包括步骤：（1）提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限；（2）存储高铁通信频段模板；（3）提取模板的最大值、最小值曲线；（4）计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，提取大于背噪门限的信号，记录信号个数与每个信号的起始、截止索引；（5）对提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比，计算出相似系数MaxCorr、MinCorr；（6）若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限，则认为该信号是干扰信号或信号受到干扰。本发明专利技术根据高铁通信上下行频段特征，将信号与模板对比，可快速检测出干扰信号，以便于采取有效措施，及时消除干扰，对维护高铁正常运营有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高铁通信的干扰检测方法
本专利技术涉及一种高铁通信的干扰检测方法，属于无线电监测领域。
技术介绍
我国高速铁路的建设始于2004年的中国铁路长远规划，开通的第一条真正意义的高速铁路是2008年8月1日开通运营的350公里/小时的京津城际高速铁路。为了解决列车在如此高速运行下通信的问题，引入了GSM-R系统。GSM-R(GSM-Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，专用于铁路的日常运营管理。GSM-R系统有专用的无线电频段，工作频段为885MHz~889MHz(上行频段，移动台发，基站收)、930MHz~934MHz(下行频段，基站发，移动台收)。GSM-R每个频点间隔为200kHz，频点序号999~1019，其中999和1019两个频点作为隔离保护频点，在实际应用中未被使用。GSM-R通信系统正常运行必须依赖于良好的频率使用环境。由于无线电技术与应用不断创新和发展，无线电频谱资源日益紧张，供求矛盾越来越突出，无线电台站数量日益庞大，空中电磁环境日趋复杂。近年来，GSM-R系统频率受到干扰的事件时有发生，已经影响到GSM-R系统的正常使用，危及铁路运输安全，迫切需要加强无线电管理，维护好空中电波秩序。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高铁通信的干扰检测方法，解决GSM-R系统频率受到干扰而不能正常使用的问题。通过对监测数据分析处理，发现潜在干扰，以便于采取有效措施，及时消除干扰。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高铁通信的干扰检测方法，包括如下步骤：（1）提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限；（2）存储高铁通信频段模板；（3）提取模板的最大值、最小值曲线；（4）计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，并根据步骤（1）中的背噪门限，提取大于背噪门限的信号，记录信号个数与每个信号的起始、截止索引；（5）对提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比，计算出相似系数MaxCorr、MinCorr；（6）若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限，则认为信号与模板不相似，该信号是干扰信号或信号受到干扰，根据信号的起始、截止索引与扫描步进，即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽；（7）重复步骤（5）~（6）。具体地，所述上、下行频段的背噪门限的提取方法为：选取M帧频谱扫描数据，取其均值，根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加，即为上、下行频段的背噪门限。进一步地，所述模板采用二维数组结构，记为Signal_template[Count][Level]，其中，Count表示一次频谱扫描数据的个数，Level表示信号可能的电平范围内的电平个数。更进一步地，所述模板由高铁上下行频段频谱扫描数据处理而成，所述处理方法为：计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，根据步骤（1）中得到的背噪门限提取出信号，根据每个信号相应频点上的电平值，将对应的Signal_template[Count][Level]中对应的位置的值加1，累计后形成模板。再进一步地，所述相似系数计算方法为：将步骤（5）中提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线相应位置进行相似度对比后的两组数据分别归一化后，用以下公式进行计算，。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术根据高铁通信上下行频段特征，将信号与模板对比，可快速检测出干扰信号，以便于采取有效措施，及时消除干扰，对维护高铁正常运营有重要意义。附图说明图1为本专利技术的干扰检测使用的模板结构图。图2为本专利技术的背噪门限提取流程图。图3为的干扰检测流程图。具体实施方式下面结合实施例及其附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种高铁通信的干扰检测方法，根据高铁通信上下行频段的特征，将信号与模板对比，可快速检测出干扰信号，具体的检测方法如下步骤：（1）在干扰检测前，提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限，提取方法为：选取M帧频谱扫描数据，取其均值，根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加，即为上、下行频段的背噪门限，具体提取流程如图2所示。（2）存储高铁通信频段模板，模板采用二维数组结构，记为Signal_template[Count][Level]，其中，Count表示一次频谱扫描数据的个数，Level表示信号可能的电平范围内的电平个数，在本实施例中，GSM-R下行频段(930MHz~934MHz)，扫描步进为12.5KHZ，频点个数321个，信号电平范围为（-40，100），因此电平个数为141。模板由高铁上下行频段频谱扫描数据处理而成。处理方法为：计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，根据步骤（1）中得到的背噪门限提取出信号，根据每个信号相应频点上的电平值，将对应的Signal_template[Count][Level]中对应的位置的值加1，长时间累计后形成模板。模板中的黑点表示信号在此频点的对应电平出现过，长时间积累，即可得到信号的形状曲线。如图1所示。（3）提取模板的最大值、最小值曲线。（4）计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，并根据步骤（1）中的背噪门限，提取大于背噪门限的信号，记录信号个数与每个信号的起始、截止索引。（5）对提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比，计算出相似系数MaxCorr、MinCorr，相似系数计算方法为：将两组数据分别归一化后，用以下公式进行计算：。（6）若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限，则认为信号与模板不相似，该信号是干扰信号或信号受到干扰，根据信号的起始、截止索引与扫描步进，即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽。如图3所示。（7）重复步骤（5）~（6）。根据上述实施例，就可以较好地实现本专利技术，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本专利技术上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本专利技术一样，故其也应当在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铁通信的干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）提取GSM‑R的上、下行频段的背噪门限；（2）存储高铁通信频段模板；（3）提取模板的最大值、最小值曲线；（4）计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，并根据步骤（1）中的背噪门限，提取大于背噪门限的信号，记录信号个数与每个信号的起始、截止索引；（5）对提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比，计算出相似系数MaxCorr、MinCorr；（6）若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限，则认为信号与模板不相似，该信号是干扰信号或信号受到干扰，根据信号的起始、截止索引与扫描步进，即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽；（7）重复步骤（5）~（6）。

【技术特征摘要】
1.一种高铁通信的干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)提取GSM-R的上、下行频段的背噪门限；(2)存储高铁通信频段模板；(3)提取模板的最大值、最小值曲线；(4)计算N帧频谱扫描数据的最大值曲线，并根据步骤(1)中的背噪门限，提取大于背噪门限的信号，记录信号个数与每个信号的起始、截止索引；(5)对提取的每个信号，分别与模板的最大值、最小值曲线的相应位置进行相似度对比，计算出相似系数MaxCorr、MinCorr；(6)若相似系数MaxCorr、MinCorr均小于设定的门限，则认为信号与模板不相似，该信号是干扰信号或信号受到干扰，根据信号的起始、截止索引与扫描步进，即可计算出该干扰信号的中心频率与带宽；(7)重复步骤(5)～(6)；所述上、下行频段的背噪门限的提取方法为：选取M帧频谱扫描数据，取其均值，根据上下行频段将该均值分别与上、下行浮动门限相加，即为上...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓峰，刘奇琦，张继宏，李晶晶，王涛，
申请(专利权)人：成都大公博创信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51