非正常無(wú)線電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究

陳楠

（江蘇無(wú)線電廠有限公司，江蘇南京210022）

非正常無(wú)線電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究

陳楠

（江蘇無(wú)線電廠有限公司，江蘇南京210022）

探討了非正常無(wú)線電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)分析實(shí)測(cè)無(wú)線電信號(hào)的頻譜數(shù)據(jù)，結(jié)合無(wú)線電監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和特征提取方法，完成對(duì)無(wú)線電信號(hào)的特征提取。

非正常無(wú)線電信號(hào)；自動(dòng)識(shí)別；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

引言

無(wú)線電監(jiān)測(cè)主要針對(duì)無(wú)線電管理地域內(nèi)的無(wú)線電信號(hào)，并對(duì)該無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行分析、識(shí)別、監(jiān)視并獲取其技術(shù)參數(shù)、工作特征和輻射位置等技術(shù)信息。非正常無(wú)線電信號(hào)的發(fā)現(xiàn)與識(shí)別在無(wú)線電監(jiān)測(cè)中占有重要地位，特別是在重大活動(dòng)期間對(duì)非正常無(wú)線電信號(hào)的監(jiān)測(cè)更為重要。

傳統(tǒng)的無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作是無(wú)線電監(jiān)測(cè)人員通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備，配合專業(yè)知識(shí)和監(jiān)測(cè)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)人工完成的，且主要是通過(guò)該信號(hào)的頻譜圖和持續(xù)時(shí)間來(lái)判斷。這種識(shí)別方式不足方面有：

1）不同的工作人員有不同的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，在做決策時(shí)存在一定的主觀性，直接影響非正常無(wú)線電信號(hào)的正確識(shí)別；同時(shí)無(wú)線電監(jiān)測(cè)過(guò)程中對(duì)非正常信號(hào)的發(fā)現(xiàn)與識(shí)別依賴于技術(shù)人員，其中大部分工作重復(fù)進(jìn)行，是對(duì)人力資源的浪費(fèi)，且在應(yīng)急情況下極大地增加了其工作難度和工作量；2）非正常無(wú)線電信號(hào)的識(shí)別遵循一套規(guī)范的監(jiān)測(cè)流程，由于現(xiàn)有無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備的信息處理能力不足，導(dǎo)致非正常無(wú)線電信號(hào)的識(shí)別嚴(yán)重依賴于技術(shù)人員，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)人執(zhí)機(jī)。

1 非正常無(wú)線電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究

非正常無(wú)線電信號(hào)是指監(jiān)測(cè)到的非法或干擾信號(hào)，包括掃描式干擾、寬帶干擾、窄帶干擾和非法插播信號(hào)等?？梢尚盘?hào)是指系統(tǒng)通過(guò)初步判斷為疑似非正常的無(wú)線電信號(hào)，但還需要進(jìn)一步確定的信號(hào)。

非正常無(wú)線電信號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)包括無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)、無(wú)線電信號(hào)智能分析系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和處理控制器；監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)接收空中的電磁波，進(jìn)行變換處理，產(chǎn)生信號(hào)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括：頻譜數(shù)據(jù)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)，方位數(shù)據(jù)，中頻測(cè)量數(shù)據(jù)等；智能分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列智能分析處理，自動(dòng)識(shí)別非正常信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)各模塊之間，系統(tǒng)與外部其它設(shè)備之間的通信；處理控制器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的處理調(diào)度。其中無(wú)線電信號(hào)智能分析系統(tǒng)，包括無(wú)線電非正常信號(hào)檢測(cè)模塊、非正常信號(hào)特征提取模塊、非正常信號(hào)識(shí)別模塊、系統(tǒng)自學(xué)習(xí)模塊，以及臺(tái)站數(shù)據(jù)庫(kù)、電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)、非正常信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)數(shù)據(jù)接口獲得頻段掃描數(shù)據(jù)，采用分段動(dòng)態(tài)自適應(yīng)閾值算法監(jiān)測(cè)出該頻段的所有信號(hào)及對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)，對(duì)信號(hào)頻點(diǎn)進(jìn)行中頻測(cè)量或中頻測(cè)向獲得信號(hào)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，分析處理提取信號(hào)的多種特征，將所提取的特征輸入非正常信號(hào)識(shí)別模塊，識(shí)別出該信號(hào)所屬的類別；系統(tǒng)自學(xué)習(xí)模塊使用非正常信號(hào)識(shí)別模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，定期更新、完善特征提取參數(shù)和信號(hào)識(shí)別算法參數(shù)。

無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)包括接收機(jī)、頻譜測(cè)量?jī)x、測(cè)向設(shè)備、監(jiān)聽(tīng)設(shè)備、控制設(shè)備、天饋系統(tǒng)，以及通信、電源、防雷接地、環(huán)境監(jiān)控等輔助系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)接收機(jī)通過(guò)天饋系統(tǒng)接收空中的電磁波，進(jìn)行變換處理，產(chǎn)生信號(hào)的頻譜數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、方位數(shù)據(jù)、中頻測(cè)量數(shù)據(jù)等，監(jiān)測(cè)接收機(jī)通過(guò)GPS接收機(jī)獲得經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)接收機(jī)通過(guò)環(huán)境控制系統(tǒng)獲得監(jiān)測(cè)站所在的地理環(huán)境信息、氣候溫度等數(shù)據(jù)信息；臺(tái)站數(shù)據(jù)庫(kù)是在該地域的所有申報(bào)、批準(zhǔn)的無(wú)線電用頻設(shè)備的數(shù)據(jù)，電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)包含該地域所有頻段正常情況下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

如圖1所示，無(wú)線電智能分析系統(tǒng)通過(guò)通信接口調(diào)用監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)的服務(wù)，獲取無(wú)線電信號(hào)的頻譜數(shù)據(jù)、中頻數(shù)據(jù)、方向數(shù)據(jù)和IQ數(shù)據(jù)等。通過(guò)這些數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確檢測(cè)信號(hào)、提取信號(hào)特征、自動(dòng)識(shí)別信號(hào)、通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將分析結(jié)果上報(bào)上級(jí)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)包括天饋系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)接收機(jī)、GPS接收機(jī)、控制處理器和通信接口等。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與其它系統(tǒng)或上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)通信。

圖1 無(wú)線電信號(hào)智能分析系統(tǒng)

非正常無(wú)線電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別方法的步驟為：首先通過(guò)對(duì)指定的頻段進(jìn)行頻段掃描，進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)；對(duì)檢測(cè)出的信號(hào)提取一系列特征并選擇具有較好鑒別能力的特征；然后運(yùn)用改進(jìn)的FCM算法自動(dòng)識(shí)別信號(hào)的類別；根據(jù)識(shí)別出的信號(hào)類型自動(dòng)報(bào)警；最后對(duì)識(shí)別出的非正常無(wú)線電信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)行保存，通過(guò)人工確認(rèn)標(biāo)定后，進(jìn)入非正常信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)新的數(shù)據(jù)庫(kù)自學(xué)習(xí)特征選擇算法參數(shù)和FCM新的聚類中心，使得系統(tǒng)具有不斷學(xué)習(xí)的能力，智能化水平不斷提高。

2 結(jié)論

該實(shí)測(cè)信號(hào)檢測(cè)方法具有針對(duì)不同業(yè)務(wù)頻段的噪聲水平，自動(dòng)調(diào)整閾值的功能；該實(shí)測(cè)信號(hào)檢測(cè)方法具有普適性，即適用于所有的監(jiān)測(cè)設(shè)備；該信號(hào)識(shí)別方法采用模糊聚類分析的方法得到每類非正常無(wú)線電信號(hào)的多個(gè)聚類中心后根據(jù)距離測(cè)度進(jìn)行判斷可疑信號(hào)的類別，這樣更符合現(xiàn)實(shí)情況；該自學(xué)習(xí)能力使本系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種監(jiān)測(cè)環(huán)境，且提高非正常無(wú)線電信號(hào)的識(shí)別精度；根據(jù)識(shí)別結(jié)果，結(jié)合無(wú)線通信設(shè)備，該方法提供了監(jiān)測(cè)設(shè)備的自動(dòng)報(bào)警功能，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)人執(zhí)機(jī)，有效減輕監(jiān)測(cè)人員的工作量，提高監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用效率。

（編輯：劉楠）

Development of Automatic Recognition System for Abnormal Radio Signals

Chen Nan
(Jiangsu W ireless Power Plant Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 210022)

This paper discusses the automatic recognition system of abnormal radio signals.By analyzing the spectrum data ofmeasured radio signals,combined with the radio monitoring experience knowledge and feature extraction method,the feature extraction of radio signal is completed.

non normal radio signal;automatic recognition;system development

TN911.7

A

2095-0748(2016)23-0111-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.53

2016-11-19

陳楠（1986—），男，江蘇連云港人，本科，助理工程師，研究方向：無(wú)線電通信、射頻信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)。