FM黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法研究

常 山，顧海亮

（天維訊達(dá)（北京）科技有限公司，北京 100041）

FM黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法研究

常 山，顧海亮

（天維訊達(dá)（北京）科技有限公司，北京 100041）

本文首先研究了FM廣播電臺(tái)通信原理，通過搭建FM監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)平臺(tái)，然后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，驗(yàn)證了FM黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)平臺(tái)方法的可行性。

無線通信；FM；電臺(tái)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；無線電傳播

1 引言

FM黑電臺(tái)是未經(jīng)無線電管理部門批準(zhǔn)、私自架設(shè)的“黑廣播”。此類廣播借助無線通信媒介，肆意傳播虛假醫(yī)藥廣告信息，欺騙廣大消費(fèi)者，并影響其他FM電臺(tái)的正常工作，尤其對(duì)民航飛行安全造成隱患。目前FM黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)方法主要采取人工監(jiān)聽的方式進(jìn)行，通過人工識(shí)別黑電臺(tái)，統(tǒng)計(jì)一定區(qū)域內(nèi)黑電臺(tái)信息。由于黑電臺(tái)廣播的隨機(jī)性及多樣性，人工監(jiān)聽時(shí)，無法對(duì)無線電FM廣播進(jìn)行多路24小時(shí)無縫監(jiān)聽，在管理上存在一定困難。另外，針對(duì)FM黑電臺(tái)廣播的區(qū)域性特點(diǎn)，有限的人力無法監(jiān)聽更大范圍的黑電臺(tái)廣播信號(hào)。因此，隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的FM黑電臺(tái)監(jiān)聽方式，已不能滿足錯(cuò)綜復(fù)雜的無線電電波。

為解決上述問題，本文研究了FM黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法用于黑電臺(tái)的智能監(jiān)聽及識(shí)別。首先，研究了FM廣播電臺(tái)的基本原理，根據(jù)廣播通信原理，構(gòu)建硬件測(cè)試平臺(tái)，然后根據(jù)現(xiàn)有條件搭建監(jiān)聽系統(tǒng)平臺(tái)，驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性，最后研發(fā)了一套用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)FM黑電臺(tái)的系統(tǒng)。

2 FM廣播電臺(tái)通信原理

廣播電臺(tái)傳播是把聲音通過話筒轉(zhuǎn)換成音頻電信號(hào)，經(jīng)放大后進(jìn)行載波調(diào)制，這時(shí)高頻載波信號(hào)的某一參量隨著音頻信號(hào)作相應(yīng)變化，使我們要傳送的音頻信號(hào)包含在高頻載波信號(hào)之內(nèi)，高頻信號(hào)再經(jīng)放大，然后高頻電流經(jīng)天線，形成無線電波向外發(fā)射，無線電波傳播速度為3×108m/s。無線電波再經(jīng)收音機(jī)天線接收、放大、解調(diào)，還原為音頻電信號(hào)，送至音響設(shè)備播放。

收音機(jī)是一種小型的無線電接收機(jī)，主要用于接收無線電廣播節(jié)目，收聽無線電發(fā)射臺(tái)信息。我們一般用的收音機(jī)都是FM收音機(jī)，F(xiàn)M收音機(jī)可以接收的波段一般是在87.5-108MHz。同時(shí)，部分收音機(jī)也可以接收AM（調(diào)幅）信號(hào)，AM可以接收到的波段為530-1710kHz，這個(gè)波段一般都是國外的廣播電臺(tái)，故本文不做研究。

調(diào)頻（FM）是用音頻信號(hào)去調(diào)制高頻載波的頻率，使高頻載波的頻率隨信號(hào)而有規(guī)律的變化，載波的幅度保持不變。如圖1所示：

圖1 FM調(diào)制

FM黑電臺(tái)監(jiān)聽主要搭建多路FM信號(hào)接收設(shè)備，對(duì)FM廣播頻段內(nèi)所有工作信道進(jìn)行監(jiān)聽，把從天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)檢波（解調(diào)）還原成音頻信號(hào)，送入監(jiān)聽平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行智能識(shí)別。除此之外，還需要監(jiān)測(cè)各個(gè)信道的功率電平值（RSSI）及信噪比（SNR）等技術(shù)指標(biāo)，用于統(tǒng)計(jì)信道使用情況，分析FM電臺(tái)在特定區(qū)域的基本工作情況。

FM是一種古老并行之有效的無線電廣播。電波在自由空間傳播時(shí)，為受眾傳播音響、新聞咨詢等信息，F(xiàn)M廣播正常有序的發(fā)展，對(duì)社會(huì)至關(guān)重要。實(shí)際情況下，無線電環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，擅自設(shè)置無線廣播電臺(tái)屢見不鮮，嚴(yán)重?cái)_亂了社會(huì)秩序。因此，大力打擊FM黑電臺(tái)是無線電管理部門刻不容緩的常態(tài)化工作任務(wù)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)

為了驗(yàn)證黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性，筆者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了硬件驗(yàn)證平臺(tái)搭建。通過搭建監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)，利用截取的黑電臺(tái)廣播音頻數(shù)據(jù)，在不同頻率模擬播放“黑廣播”信號(hào)，通過筆者設(shè)計(jì)的黑電臺(tái)多路監(jiān)聽設(shè)備進(jìn)行模擬監(jiān)聽，得到了監(jiān)測(cè)信道的多項(xiàng)音頻數(shù)據(jù)，并通過對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識(shí)別分析，判定目標(biāo)信道黑電臺(tái)疑似概率，上傳至系統(tǒng)平臺(tái)及用戶。

3.1 硬件驗(yàn)證平臺(tái)搭建

由于實(shí)際黑電臺(tái)發(fā)射頻率不固定、時(shí)間隨機(jī)，并且一定區(qū)域內(nèi)的黑電臺(tái)內(nèi)容單一，無法隨時(shí)得到大量不同類型的黑電臺(tái)數(shù)據(jù)。筆者先收集了不同區(qū)域、不同類型的黑電臺(tái)數(shù)據(jù)，然后在實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)利用FM微型發(fā)射器模擬黑電臺(tái)工作環(huán)境。使用自主設(shè)計(jì)的黑電臺(tái)多路語音監(jiān)聽設(shè)備、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及必要的接收配件搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如圖2所示：

圖2 語音監(jiān)聽系統(tǒng)平臺(tái)

核心處理平臺(tái)配備筆者團(tuán)隊(duì)開發(fā)的語音識(shí)別平臺(tái)，用于對(duì)廣播語音進(jìn)行識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、分析工作。由于實(shí)際情況中，廣播電臺(tái)的頻道數(shù)量隨時(shí)間不固定，筆者通過語音識(shí)別平臺(tái)實(shí)時(shí)對(duì)廣播環(huán)境進(jìn)行搜索，將新發(fā)現(xiàn)的電臺(tái)語音存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器，利用語音識(shí)別平臺(tái)進(jìn)行處理，該設(shè)計(jì)方案可同時(shí)監(jiān)聽多路語音信道，并具有監(jiān)聽信道可擴(kuò)展性，利于更復(fù)雜的FM廣播環(huán)境。

3.2 監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)搭建

為了得到不同頻率、不同時(shí)間、不同類型黑電臺(tái)的測(cè)試結(jié)果，筆者對(duì)測(cè)試環(huán)境安排如下：

⊙ 黑電臺(tái)測(cè)試頻率（FM微型發(fā)射器模擬）：88.0MHz、95.5MHz，104.5MHz，106.0MHz。

⊙ 廣播電臺(tái)測(cè)試頻率（正常廣播電臺(tái)）：88.7MHz，90.0MHz，97.4MHz，103.9MHz。

⊙ 測(cè)試環(huán)境：實(shí)驗(yàn)室。

⊙ 硬件平臺(tái)（自開發(fā)）：黑電臺(tái)語音監(jiān)聽設(shè)備。

⊙ 軟件平臺(tái)（自開發(fā)）：智能語音識(shí)別系統(tǒng)平臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇在國家無線電監(jiān)測(cè)中心檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證示意圖如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境示意圖

軟件處理平臺(tái)功能圖如圖4所示。

實(shí)際驗(yàn)證時(shí)，首先將測(cè)試用大部分電臺(tái)打開，隨時(shí)間變化增加打開電臺(tái)數(shù)量，然后運(yùn)行智能監(jiān)聽平臺(tái)，進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)聽。為了減少測(cè)試環(huán)境和接收天線對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，筆者選擇將所有模擬電臺(tái)集中靠近接收天線放置，保證接收系統(tǒng)接收到的信號(hào)指標(biāo)更好。對(duì)于語音智能分析，所有語料均送入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)語料庫進(jìn)行比對(duì)，針對(duì)電臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面的分析；同時(shí)，引入信號(hào)電平（RSSI）、信噪比（SNR）以及統(tǒng)計(jì)廣播電臺(tái)特征，以便更快速的判定黑電臺(tái)。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本次模擬實(shí)驗(yàn)，使用了4個(gè)正常廣播電臺(tái)、4個(gè)模擬黑電臺(tái)，共8組測(cè)試數(shù)據(jù)。筆者對(duì)這8組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。按照統(tǒng)計(jì)分析出來的黑電臺(tái)數(shù)量，與實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行比對(duì)，如圖5和圖6所示：

圖5 實(shí)際廣播電臺(tái)情況

圖6 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定黑電臺(tái)情況

圖5和圖6中，橫坐標(biāo)為8個(gè)小時(shí)測(cè)試時(shí)間，圖中曲線為電臺(tái)數(shù)量。圖5為隨時(shí)間增加的電臺(tái)數(shù)量情況，圖6為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定黑電臺(tái)數(shù)量情況。從圖中可以看出，經(jīng)過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定黑電臺(tái)總數(shù)量為3個(gè)，比實(shí)際情況少1個(gè)，這主要由于筆者語料庫尚不健全，后期完善語料庫后效果會(huì)更加明顯。通過本次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該方案是可行的。為了得到更加準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，需要收集大量的語料信息以完善語料庫，同時(shí)還需要針對(duì)不同的測(cè)試環(huán)境擬合出不同的測(cè)試方案。

4 結(jié)束語

本文以黑電臺(tái)監(jiān)測(cè)方向?yàn)楸尘?，首先研究了廣播電臺(tái)的原理，通過搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算一定區(qū)域內(nèi)的廣播電臺(tái)使用情況，驗(yàn)證了智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案的可行性。

[1] （美） Andreas F. Molisch．無線通信（第二版），北京：電子工業(yè)出版社，2015

[1] 最高人民法院，最高人民檢查院．關(guān)于辦理擾亂無線電通訊管理秩序等刑事案件適用法律若干問題的解釋，2017.6

河北省承德無線電管理局積極推進(jìn)無線電管理領(lǐng)域行政執(zhí)法與刑事司法銜接工作

河北省承德無線電管理局（以下簡(jiǎn)稱“承德無管局”）切實(shí)采取四項(xiàng)措施扎實(shí)推進(jìn)無線電管理領(lǐng)域相關(guān)工作。一是完善制度建設(shè)。結(jié)合新修訂的《中華人民共和國無線電管理?xiàng)l例》以及河北省、承德市的行政執(zhí)法制度，進(jìn)一步梳理和完善無線電管理行政執(zhí)法工作制度和流程。二是加強(qiáng)平臺(tái)運(yùn)行管理。2017年9月1日，承德無管局正式納入全市行政執(zhí)法與刑事司法銜接信息共享平臺(tái)，明確了專人、專機(jī)、專網(wǎng)，確保無線電管理相關(guān)案件信息及時(shí)、全面、規(guī)范地錄入平臺(tái)。三是組織開展培訓(xùn)。舉辦無線電管理相關(guān)法律法規(guī)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，積極對(duì)照《行政處罰案卷評(píng)查評(píng)分細(xì)則》，對(duì)無線電管理行政處罰案卷進(jìn)行檢查，確保符合相關(guān)規(guī)定。四是加強(qiáng)監(jiān)督問責(zé)，確保嚴(yán)格依法依規(guī)開展案件移送和辦理工作，嚴(yán)格按照規(guī)定及時(shí)準(zhǔn)確錄入案件信息。

Research and Implementation of FM Radio Monitor System

Chang Shan, Gu Hailiang
(RadioSky (Beijing) Technology Co., Ltd., Beijing, 100041)

This paper digs into the principle of communication of FM broadcast station and identifies the feasibility of black radio’s monitoring way through building FM computing platform of monitoring and reception and analyzing the test result.

Wireless communication; FM; Broadcast station; Monitoring system; Wireless radio transmission Communication; FM; Radio; Monitoring system; Radio transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.021

TN92

1672-7274（2017）11-0062-03