一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法与流程

本发明涉及无线电监管领域，特别涉及一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法。

背景技术：

目前无线电管理工作的核心职责是“管资源、管台站、管秩序，服务经济社会发展、服务国防建设、服务党政机关，突出做好重点无线电安全保障工作”。无线电监测数据是衡量管理工作成效的重要依据。无线电监测具体的工作内容主要包括以下几个方面：

(1)发现未经批准的无线电发射；

(2)发现不符合技术要求的无线电发射；

(3)提供无线电频谱规划和分配的依据；

(4)评价境外发射对境内业务的影响；

以上这些工作体现了无线电监测的基本特征，即需要客观详实的监测数据。虽然在长期的无线电监测工作中，无线电监测部门已积累了大量的监测数据，但是，目前的无线电监测系统是基于通信系统架构而非信息系统架构，在通信连接思维下遵循RMTP(Real Time Messaging Protocol，实时消息传输协议)但不同类型的无线电监测设备间未实现真正的互联互通、数据共享，是典型的人机通信系统，需要人工参与，监测站依据设定的任务开展工作，缺乏数据挖掘与深度处理能力，没有自动发现和智能处理干扰的能力，尚无法自动获得时间连续、频谱完整、要素齐全的频谱数据。

同时，无线电业务有42种，每种业务有频域、时域、空域和调制域等特征，这些特征与无线电监管、经济社会、国防安全等密切相关，传统的无线电监测主要聚焦于频率扫描测量和无线电干扰测向与定位，无线电监测数据的多维特性并没有得到展示，无线电频谱的价值没有得到充分揭示。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法，用以克服现有技术中的缺陷。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

本发明实施例提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置，包括：谱传感节点、数据中心和终端；其中，所述谱传感节点包括接收天线，电磁测量模块，傅里叶变换模块，信号分析模块，环境参数测量模块和数据处理模块；所述数据中心设置有外接数据接口；

所述接收天线连接所述电磁测量模块；

所述电磁测量模块连接所述傅里叶变换模块；

所述环境参数测量模块连接所述数据处理模块；

所述傅里叶变换模块以及所述信号分析模块分别连接所述数据处理模块；

所述数据处理模块连接所述数据中心；

所述数据中心连接所述终端。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：温度传感器。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：湿度传感器。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：定位装置。

在一个具体的实施例中，所述定位装置具体为GPS定位装置。

本发明实施例还提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的方法，应用于上述的基于数据多维特征的无线电监管的装置，该方法包括：

通过所述接收天线和所述电磁测量模块以及所述信号分析模块进行测量，获取电磁环境数据，并将所述电磁环境数据发送给傅里叶变换模块；

通过所述环境参数测量模块获取非电磁参数数据，并将所述非电磁参数数据发送给所述数据处理模块；

通过所述傅里叶变换模块对所获取的电磁环境数据进行处理；得到电磁频谱数据，并将所述电磁频谱数据发送给所述数据处理模块；

通过所述数据处理模块对所述电磁频谱数据和所述非电磁参数数据基于相同地理位置进行关联，生成关联数据并发送给所述数据中心；

通过所述数据中心从外接数据接口获取外接数据，以及通过外接数据与关联数据进行融合以及可视化处理，生成可视化数据发送至终端。

在一个具体的实施例中，所述外接数据包括GDP、人口数据和社会事件信息，无线电安全保障时间和地理位置。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：通过所述数据中心导入国家无线电频率划分数据到自身数据库的频率划分表；以及将已有无线电业务数据导入业务数据库，其中所述无线电业务数据包含授权无线电业务与频率的对应关系。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：通过所述数据中心对电磁频谱数据进行业务划分，占用度分析与显示；以及根据自身的数据库对已知业务进行标定。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：当通过所述数据中心识别出未知业务时，将对应所述未知业务的无线电的发射时间，位置以及频率信息存入数据库中的异常发射表，并生成异常通知发送给终端；

当通过信号分析模块对所述未知业务的无线电进行识别，若识别结果为合法时，将所述未知业务的无线电的数据新增至所述业务数据库，同时删除所述以此发射表中的所述未知业务的无线电的数据；若识别结果为非法时，对所述未知业务的业务类型以及调制方式进行标记。

以此，本发明实施例提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法，其中该装置包括：谱传感节点、数据中心和终端；其中，所述谱传感节点包括接收天线，电磁测量模块，傅里叶变换模块，信号分析模块，环境参数测量模块和数据处理模块；所述数据中心设置有外接数据接口；所述接收天线连接所述电磁测量模块；所述环境参数测量模块以及所述电磁测量模块连接所述傅里叶变换模块；所述傅里叶变换模块以及所述信号分析模块分别连接所述数据处理模块；所述数据处理模块连接所述数据中心；所述数据中心连接所述终端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提出的一种基于数据多维特征的无线电监管的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的一种基于数据多维特征的无线电监管的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提出的一种基于数据多维特征的无线电监管的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提出的一种调频广播频段无线电频谱的示意图；

图5为本发明实施例提出的一种电视频段无线电频谱的示意图；

图6为本发明实施例提出的一种GSM900频段无线电频谱的示意图；

图7为本发明实施例提出的一种GSM1800频段无线电频谱的示意图；

图8为本发明实施例提出的一种调频广播频段干扰信号测量和显示的示意图；

图9为本发明实施例提出的一种干扰次数统计的示意图；

图10为本发明实施例提出的一种GDP与基站数量的关系的示意图；

图11为本发明实施例提出的一种温度变化曲线的示意图。

图例说明

谱传感节点-1、接收天线-11、电磁测量模块-12、

傅里叶变换模块-13、信号分析模块-14、环境参数测量模块-15、

数据处理模块-16、

数据中心-2、外接数据接口-21、

终端-3

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

本发明实施例1公开了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置，如图1所示，包括：谱传感节点1、数据中心2和终端3；其中，所述谱传感节点1包括接收天线11，电磁测量模块12，傅里叶变换模块13，信号分析模块14，环境参数测量模块15和数据处理模块16；所述数据中心2设置有外接数据接口21；

所述接收天线11连接所述电磁测量模块12；

所述电磁测量模块12连接所述傅里叶变换模块13；

所述环境参数测量模块15连接所述数据处理模块16；

所述傅里叶变换模块13以及所述信号分析模块14分别连接所述数据处理模块16；

所述数据处理模块16连接所述数据中心2；

所述数据中心2连接所述终端3。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：温度传感器。

具体的，温度传感器对所处环境的温度进行检测，以获取到温度数据。具体的温度传感器，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。而非接触测温的非接触式温度传感器存在以下优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：湿度传感器。

具体的，通过湿度传感器可以对所处环境中的湿度进行检测，以获取到湿度数据。

具体的，温度传感器与湿度传感器可以集成在一起，形成温湿度传感器，以此一个传感器可以同时对温度以及湿度进行检测，以获取到温度数据和湿度数据。

在一个具体的实施例中，所述环境参数测量模块包括：定位装置。

具体的，定位装置，用以对位置进行定位，以获取到定位后的位置信息；在一个具体的实施例中，所述定位装置具体为GPS定位装置。

以此，本发明实施例提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法，其中该装置包括：谱传感节点、数据中心和终端；其中，所述谱传感节点包括接收天线，电磁测量模块，傅里叶变换模块，信号分析模块，环境参数测量模块和数据处理模块；所述数据中心设置有外接数据接口；所述接收天线连接所述电磁测量模块；所述环境参数测量模块以及所述电磁测量模块连接所述傅里叶变换模块；所述傅里叶变换模块以及所述信号分析模块分别连接所述数据处理模块；所述数据处理模块连接所述数据中心；所述数据中心连接所述终端。以此通过该装置，在数据中心实现了各个频段无线电业务使用情况的可视化；无线电频谱的使用与无线电监管执法成效关系的可视化；社会经济发展数据与无线电频谱使用数据关联与可视化；以及谱传感节点工作状况数据可视化。

实施例2

本发明实施例2还提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的方法，应用于实施例1中所述的基于数据多维特征的无线电监管的装置，如图2以及图3所示，该方法包括：

步骤101、通过所述接收天线和所述电磁测量模块以及所述信号分析模块进行测量，获取电磁环境数据，并将所述电磁环境数据发送给傅里叶变换模块；

具体的，接收天线和电磁测量模块测量电磁环境IQ数据，电磁环境IQ数据经过FFT模块处理后得到电磁频谱数据；

步骤102、通过所述环境参数测量模块获取非电磁参数数据，并将所述非电磁参数数据发送给所述数据处理模块；

环境参数测量模块测量温度、湿度和地理位置等非电磁环境的非电磁参数数据。

步骤103、通过所述傅里叶变换模块对所获取的电磁环境数据进行处理；得到电磁频谱数据，并将所述电磁频谱数据发送给所述数据处理模块；

数据处理模块将电磁频谱数据与温度、湿度和地理位置等数据进行关联融合后传送到数据中心。

步骤104、通过所述数据处理模块对所述电磁频谱数据和所述非电磁参数数据基于相同地理位置进行关联，生成关联数据并发送给所述数据中心；

具体的，也即把在同一位置测得的电磁频谱数据、地理位置、温度等数据进行关联，生成关联数据。

步骤105、通过所述数据中心从外接数据接口获取外接数据，以及通过外接数据与关联数据进行融合以及可视化处理，生成可视化数据发送至终端。

通过外接数据接口，可以输入结构化数据，如二维列表，或者非结构化数据，如JSON文档。

数据中心接收来自数据处理模块的电磁频谱数据、温度、湿度和地理位置等数据，并与社会媒体数据统计表(通过外接数据接口获取)进行融合和处理。除此以外，数据中心还有进行以下操作：

1、根据国家频率划分表对电磁频谱数据进行业务划分、占用度分析和显示；

2、根据业务数据库对已知业务进行标定；

3、若发现未知信号，则将发射时间、位置、频率存入数据库异常发射表，并告知管理员出现未知信号；管理员远程启动信号分析模块识别未知发射信号，若是授权业务信号，则新增至业务数据库，并删除异常发射表中的数据；若为非授权业务，则标记调制类型、信号特征。

4、各个频段无线电业务使用情况(非授权发射数量、分布和时长等)与无线电安全保障和执法工作开展关系的可视化分析结果展示。

5、社会经济发展(GDP)和人口数量与各无线电频段占用度的时间、空间、分布情况可视化结果展示。

6、实时显示传感节点运行时间与温度和湿度的关系，当温度和湿度大于设备能够承受的正常运行值时进行预警。

7、实时显示传感节点运行时间与数据返回状态的关系，若超出正常等待时间无数据返回则进行故障告警。

8、启动谱传感节点的电磁测量模块和信号分析模块测量电磁环境IQ数据，并通过人工辅助依次对整个监测频段范围内的各种信号的业务类型进行分析，与现有业务数据库进行核对，补充完善业务数据库。

以此，数据中心对数据的展示包括但不局限于四个方面：一是各个频段无线电业务使用情况的可视化；二是无线电频谱的使用与无线电监管执法成效关系的可视化；三是社会经济发展数据与无线电频谱使用数据关联与可视化；四是谱传感节点工作状况数据可视化。

在一个具体的实施例中，所述外接数据包括GDP、人口数据和社会事件信息，无线电安全保障时间和地理位置。

具体的，社会事件信息包括：例如高考、研究生入学考试、大型会议、马拉松赛事的信息等等；而涉及到无线电安全保障的有例如：考试保障、马拉松赛无线电保障、黑广播查处、边境频率协调谈判等。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：通过所述数据中心导入国家无线电频率划分数据到自身数据库的频率划分表；以及将已有无线电业务数据导入业务数据库，其中所述无线电业务数据包含授权无线电业务与频率的对应关系。

其中，授权无线电业务包括例如调频广播、航空无线电导航、射电天文等业务。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：通过所述数据中心对电磁频谱数据进行业务划分，占用度分析与显示；以及根据自身的数据库对已知业务进行标定。

在一个具体的实施例中，该方法还包括：当通过所述数据中心识别出未知业务时，将对应所述未知业务的无线电的发射时间，位置以及频率信息存入数据库中的异常发射表，并生成异常通知发送给终端；

当通过信号分析模块对所述未知业务的无线电进行识别，若识别结果为合法时，将所述未知业务的无线电的数据新增至所述业务数据库，同时删除所述以此发射表中的所述未知业务的无线电的数据；若识别结果为非法时，对所述未知业务的业务类型以及调制方式进行标记。

具体的，若发现未知业务，则将未知业务无线电的发射时间、位置、频率存入数据库异常发射表，并告知管理员出现未知业务；管理员远程启动信号分析模块识别未知发射，若是合法业务，则新增至业务数据库，并删除异常库中的数据；若为非法业务，则标记业务类型、调制方式。

在一个具体的实施例中，采用一副20MHz-3000MHz的全向天线作为接收天线，将接收天线、电磁测量模块和傅里叶变换(FFT)模块、信号分析模块、温湿度传感器和GPS模块集成构成谱传感节点；在红河州蒙自市和河口县各布置了一个谱传感节点，连接到一台服务器；在服务器端将无线电频率划分数据和无线电业务数据导入数据库，输入社会媒体数据，主要包括城市、年度和GDP。服务器端将来自传感节点的频谱数据与输入的社会媒体数据进行融合处理，结果见图3-图5所示。

根据中华人民共和国无线电频率划分规定(2014版)将整个无线电监测频段进行业务划分，图4至图7分别为调频广播频段、电视频段、GSM900和GSM1800频段范围内的无线电频谱。实现了自动对调频广播频段异常无线电发射进行监测、统计和展示。

图8对应调频广播频段干扰信号测量和显示,若出现异常发射信号，则在地图中相应节点的标注符号将进行转变，频谱图将通过指定的曲线显示异常信号；而在干扰查处后，则图中的告警将消失；

图9对应干扰次数统计，根据导入的云南省各州市移动、联通和电信基站数量和GDP数据得到无线电应用与GDP关系的可视化结果。以2009-2014年度云南省各个州市的联通3G基站数据为例，统计了昆明市和红河州的GDP与基站数量的关系，见图10所示，可以看出GDP和基站数量成正相关，即，GDP增长，则需要的基站数量越多。此外，还将传感节点的温度信息传送到数据中心进行展示，在温度高于设备最高工作温度时进行提示，图11为测量得到的河口和蒙自的温度变化曲线。

以此，本发明实施例提出了一种基于数据多维特征的无线电监管的装置和方法，其中该装置包括：谱传感节点、数据中心和终端；其中，所述谱传感节点包括接收天线，电磁测量模块，傅里叶变换模块，信号分析模块，环境参数测量模块和数据处理模块；所述数据中心设置有外接数据接口；所述接收天线连接所述电磁测量模块；所述环境参数测量模块以及所述电磁测量模块连接所述傅里叶变换模块；所述傅里叶变换模块以及所述信号分析模块分别连接所述数据处理模块；所述数据处理模块连接所述数据中心；所述数据中心连接所述终端。以此在数据中心实现了各个频段无线电业务使用情况的可视化；无线电频谱的使用与无线电监管执法成效关系的可视化；社会经济发展数据与无线电频谱使用数据关联与可视化；以及谱传感节点工作状况数据可视化。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。