具备数据压缩功能的无线电监测系统技术方案

本申请实施例提供一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，包括：下位机和上位机，其中所述下位机包括：射频模块、A/D、FPGA、ARM、存储模块、通信模块、电源模块，其中所述FPGA包括FFT算法、噪声估计算法、信号截取算法以及数据压缩算法的实现，所述上位机包括面向应用的应用逻辑、数据解压以及业务控制逻辑的实现。本申请能够以零中频的架构进行信号接收与采集，通过FPGA中进行FFT变换得到频谱，通过噪声估计对所测试频段中信号参数进行估计，通过数据压缩方法对变换得到的频谱以及原始IQ信号数据进行压缩和存储，并通过通信模块发送到上位机，并在上位机通过解压缩实现信号还原，从而支持进一步的频谱观察、数据处理和挖掘。数据处理和挖掘。数据处理和挖掘。

【技术实现步骤摘要】
具备数据压缩功能的无线电监测系统


[0001]本申请涉及无线电监测
，具体涉及一种具备数据压缩功能的无线电监测系统。

技术介绍

[0002]无线电监测是管理无线电频谱使用的重要手段，国家无线电监测中心和各地方无线电监测站长期进行空中无线电监测工作，对空中频谱使用情况进行监视，及时发现非法用频，并测向定位技术对非法台站进行查处，包含空中电波秩序，保障无线电安全。
[0003]随着无线电技术的飞速发展，无线通信体制和设备类型迅速增多，频谱日益拥挤，干扰屡有发生，对无线电监测工作提出了很大的挑战。为了更好地进行空中频谱管理，无线电监测部门往往不仅需要通过接收机采集空中频谱信号，往往还需要采集IQ信号，长时间监测和IQ信号采集将产生极大的数据存储要求和传输压力。市面上现有的无线电接收机设备还没有能够支持数据压缩功能的设备，不能够满足无线电监测行业对高效数据存储和传输的需求。
[0004]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的问题，本申请提供一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，能够以零中频的架构进行信号接收与采集，通过FPGA中进行FFT变换得到频谱，通过噪声估计对所测试频段中信号参数进行估计，通过数据压缩方法对变换得到的频谱以及原始IQ信号数据进行压缩和存储，并通过通信模块发送到上位机，并在上位机通过解压缩实现信号还原，从而支持进一步的频谱观察、数据处理和挖掘。r/>[0006]为解决上述至少一个技术问题，本申请提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本申请提供一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，包括：下位机和上位机，其中所述下位机包括：射频模块、A/D、FPGA、ARM、存储模块、通信模块、电源模块，其中所述FPGA包括FFT算法、噪声估计算法、信号截取算法以及数据压缩算法的实现，所述ARM用于实现核心功能逻辑控制和射频控制，所述上位机包括面向应用的应用逻辑、数据解压以及业务控制逻辑的实现，其特征在于，还包括以下实施步骤：
[0008]上位机下发监测任务，具体参数包括监测频段[f
s
，f
e
]、RBW、t
s
、T
s
，其中， f
s
为起始频率，f
e
为结束频率，RBW为分辨率带宽，t
s
为任务开始时间，T
s
为监测任务持续时间；
[0009]设备接收到上位机发送的监测任务后，根据任务参数中的[f
s
，f
e
]配置信号采集行为列表，设备中频带宽为B
IF
，采样率为f
samp
，若监测任务带宽大于中频带宽，即f
e
‑
f
s
＞B
IF
，则生成信号采集行为列表；
[0010]设备ARM射频控制模块根据生成的信号采集行为列表对射频模块本振频率进行设置，对进入设备的信号进行混频和中频滤波，输出模拟基带信号S
I
(t)与 S
Q
(t)，或复基带信
号S
I
(t)+jS
Q
(t)；
[0011]通过A/D，对模拟基带信号进行采样量化，得到数字基带信号S
In
与S
Qn
，或数字复基带信号S
In
+jS
Qn
；
[0012]FPGA中对A/D采样量化后的数字基带信号进行FFT变换，得到第i段接收信号的频谱数据P
i
＝{p
i1
，p
i2
，...，p
ij
，...}；
[0013]根据P
i
对噪声电平估计；
[0014]根据噪声功率P
i，max
，设定特定的触发阈值P
th
，记录P
i
中向上和向下穿越P
th
的位置该区间即为信号存在区间，若该时段内采集的数据中不存在信号，则标记为无信号时段；
[0015]将步各区间信号的频谱数据进行拼接，生成监测任务频段的完整频谱数据；
[0016]将拼接的频谱数据和原始IQ数据存入存储器；
[0017]根据上位机配置，调用内置压缩算法，可支持各种有损压缩和无损压缩算法，对存储器中特定数据文件进行压缩后替换原始数据文件存储；
[0018]读取存储器中的特定数据文件上传给上位机；上位机接收接收机上传的压缩数据文件后，采用对应的解压缩算法对其进行解压还原。
[0019]进一步地，所述上位机下发监测任务还包括：
[0020][f
s
，f
e
]为必选项，t
s
为可选项，若没有设置t
s
，则下位机接收到任务立即执行，否则按照设定的时间t
s
启动执行；
[0021]T
s
为可选项，若没有设置T
s
，则为设备启动后保持信号监测模式，直到上位机下达结束指令，否则监测任务持续T
s
时间后，自动结束。
[0022]进一步地，生成信号采集行为列表为：
[0023][0024]其中，T
samp
为每个基带信号采集频段的采样时间，为N为基带信号采集段数，若上位机下发的监测任务配置中包含t
s
设置，则任务进入等待状态，在t
s
时刻进入射频混频；若上位机下发的监测任务配置中未包含t
s
设置，则进入射频混频。
[0025]进一步地，所述根据P
i
对噪声电平估计，包括：
[0026]取前K帧频谱数据，及P
i
‑
K+1
到P
i
的频谱数据求平均，即
[0027][0028]设中最小值为P
i，min
，[P
i，min
，P
i，min
+10dB]区间的所有点，统计这些数据点的统计分布，取累计概率分布函数等于90％的点作为噪声功率上位值P
i，max
。
[0029]由上述技术方案可知，本申请提供一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，能
够以零中频的架构进行信号接收与采集，通过FPGA中进行EFT变换得到频谱，通过噪声估计对所测试频段中信号参数进行估计，通过数据压缩方法对变换得到的频谱以及原始IQ信号数据进行压缩和存储，并通过通信模块发送到上位机，并在上位机通过解压缩实现信号还原，从而支持进一步的频谱观察、数据处理和挖掘。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备数据压缩功能的无线电监测系统，包括下位机和上位机，其中所述下位机包括：射频模块、A/D、FPGA、ARM、存储模块、通信模块、电源模块，其中所述FPGA包括FFT算法、噪声估计算法、信号截取算法以及数据压缩算法的实现，所述ARM用于实现核心功能逻辑控制和射频控制，所述上位机包括面向应用的应用逻辑、数据解压以及业务控制逻辑的实现，其特征在于，还包括以下实施步骤：上位机下发监测任务，具体参数包括监测频段[f
s
，f
e
]、RBW、t
s
、T
s
，其中，f
s
为起始频率，f
e
为结束频率，RBW为分辨率带宽，t
s
为任务开始时间，T
s
为监测任务持续时间；设备接收到上位机发送的监测任务后，根据任务参数中的[f
s
，f
e
]配置信号采集行为列表，设备中频带宽为B
IF
，采样率为f
samp
，若监测任务带宽大于中频带宽，即f
e
‑
f
s
>B
IF
，则生成信号采集行为列表；设备ARM射频控制模块根据生成的信号采集行为列表对射频模块本振频率进行设置，对进入设备的信号进行混频和中频滤波，输出模拟基带信号S
I
(t)与S
Q
(t)，或复基带信号S
I
(t)+jS
Q
(t)；通过A/D，对模拟基带信号进行采样量化，得到数字基带信号S
In
与S
Qn
，或数字复基带信号S
In
+jS
Qn
；FPGA中对A/D采样量化后的数字基带信号进行FFT变换，得到第i段接收信号的频谱数据P
i
＝{p
i1
，p
i2
，...，p
ij
，...}；根据P
i
对噪声电平估计；根据噪声功率P
i，max
，设定特定的触发阈值P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴稳平，毛小兵，严周，刘红杰，洪卫军，郭健，
申请(专利权)人：北京博识广联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：