无线电监测台站信号识别系统的制作方法

文档序号:12454538阅读:472来源:国知局

本实用新型涉及频谱分析等技术领域,具体的说,是无线电监测台站信号识别系统。



背景技术:

无线电频谱资源是一个国家重要的战略性资源。无线电频谱资源不是取之不尽、用之不竭的公共资源,其有限性日益凸显。作为国家所有的战略资源,无线电频谱资源蕴涵着巨大的经济价值,是国家经济和社会发展的重要物质基础。对无线电频谱资源的有效开发和利用,能为国家创造巨大的物质财富,并产生巨大的社会效益。在国防建设方面,对电磁频谱的管控能力已经成为决定能否打赢信息化条件下现代战争的决定性因素,无线电磁频谱管控已成为军队“无形的战斗力资源”,而如今通信电台无论在和平时期,抑或是战时都是一种重要的通讯手段,需要对其进行有效针对性的监督和管制。

通信电台指纹是指一个无限区域上的波形上重复出现的变化规律信息。从而可以发现信号上所承载的电台的硬件特征信息。

我们希望通过该设备能有效提取通信电台个体特征,可以将每一部电台区分开,实现对电台个体的分析识别,进而分析出电台属性,就可以有效针对性的进行监测和管制,可以鉴定出哪些是非法用户哪些是合法用户。还可以鉴定哪些用户改了工作模式。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供无线电监测台站信号识别系统,能够进行无线电监测台站信号的识别,提取通信电台个体进行特征分析、识别、处理,进行有效针对性的监测和管制,指定电台模式修改信息识别提取等。

本实用新型通过下述技术方案实现:无线电监测台站信号识别系统,包括模拟通道、AD电路、预处理电路及后级处理电路,所述模拟通道连接AD电路,所述AD电路连接预处理电路,所述预处理电路连接后级处理电路;所述后级处理电路内设置有信息获取电路、信息提取电路及分类处理电路,所述预处理电路连接信息获取电路,所述信息获取电路连接信息提取电路,所述信息提取电路连接分类处理电路。

进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述模拟通道内设置有低放电路、前置滤波电路、晶振系统、放大电路,所述低放电路连接前置滤波电路,所述前置滤波电路连接晶振系统,所述晶振系统连接放大电路,所述放大电路连接AD电路。

进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:在所述模拟通道内还设置有后置滤波电路,所述放大电路通过后置滤波电路与AD电路相连接。

进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述晶振系统包括晶振电路及本振电路,所述本振电路连接晶振电路,所述晶振电路分别连接前置滤波电路和放大电路。

进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述预处理电路采用FPGA模块构建。

进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述后级处理电路采用DSP模块构建。

本实用新型与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:

本实用新型能够进行无线电监测台站信号的识别,提取通信电台个体进行特征分析、识别、处理,进行有效针对性的监测和管制;指定电台模式修改信息识别提取等。

本实用新型的硬件结构可以完成通信电台特征提取、分析、识别处理:针对通信电台个体进行特征提取、内部电路算法分析、处理功能,具有运算速度快、准确度高、抗干扰性强等优点。

本实用新型的硬件结构可以完成对通信电台进行有效针对性监测和管制:对识别的通信电台,根据其属性允许其在属性权限范围内正常工作;对于非法用户进行报警及可增加干预压制处理。

本实用新型的硬件结构可以完成合法电台被窃取处理:对于合法电台有其属性,在其属性权限范围内工作,如若电台被窃取更改工作模式、频率等工作属性,进行报警及可增加干预压制处理。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

值得注意的是,本实用新型在实施时不可避免的会涉及到软件程序等内容,但在现有技术的各类软件程序即可满足本实用新型的使用,本实用新型不对软件程序做更改亦不做保护,只是为实现发明目的及功能而设计的硬件结构进行保护。

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1:

无线电监测台站信号识别系统,如图1所示,包括模拟通道、AD电路、预处理电路及后级处理电路,所述模拟通道连接AD电路,所述AD电路连接预处理电路,所述预处理电路连接后级处理电路;所述后级处理电路内设置有信息获取电路、信息提取电路及分类处理电路,所述预处理电路连接信息获取电路,所述信息获取电路连接信息提取电路,所述信息提取电路连接分类处理电路。

所述模拟通道,监测接收到台站产生的模拟信息,完成对其进行滤波及适当放大等处理;

所述AD电路,接收模拟通道所输出的模拟信号并进行模数转换得到数字信号而后传输至预处理电路内;

所述预处理电路,对接收的数字信息(数字信号)进行预处理,主要包含数字滤波等预处理,经预处理后的信号传输至后级处理电路内;

所述后级处理电路,将预处理电路所传输过来的信号进行特征提取与分类设计,对不同台站信号进行分类,识别出不同台站信息。

实施例2:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本实用新型,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述模拟通道内设置有低放电路、前置滤波电路、晶振系统、放大电路,所述低放电路连接前置滤波电路,所述前置滤波电路连接晶振系统,所述晶振系统连接放大电路,所述放大电路连接AD电路。

所述模拟通道监测接收到台站产生的模拟信息,完成对其进行滤波及适当放大等处理;所述模拟通道具有高稳,线性,相对非时变的特性,它是保证正确提取通信信号细微特征,进行通信信号个体识别的基础,在具体设置上,可优选的选用温度稳定性好的器件来搭建低放电路、前置滤波电路、晶振系统、放大电路,甚至采用增加温度补偿的功能。

所述低放电路对输入信号进行适量放大,调理输入后续处理电路;

所述前置滤波电路滤除杂波;

所述晶振系统提供稳定可靠高精度的时钟源;

所述放大电路放大输入信号,调理输入后级电路;

所述本振电路产生本振频率与接收到的信号频率进行混频,合成固定频率的中频信号,输入后级电路进行分析处理;

所述信息获取电路完成对接收的数字有效信息预处理功能,主要包含数字滤波等预处理,输入下级分析电路;

所述信息提取电路完成对台站信号经过处理的数字信号进行特征提取功能;

所述分类处理电路将不同台站信号进行分类,识别出不同台站信息;分类设计采用统计的方法(现有技术),用一定数量的样本训练集进行分类器设计,最终产生识别结果数据信息。

实施例3:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本实用新型,如图1所示,特别采用下述设置方式:在所述模拟通道内还设置有后置滤波电路,所述放大电路通过后置滤波电路与AD电路相连接。

所述后置滤波电路对输入信号进行滤波,提高分析质量。

实施例4:

本实施例是在实施例2或3的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本实用新型,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述晶振系统包括晶振电路及本振电路,所述本振电路连接晶振电路,所述晶振电路分别连接前置滤波电路和放大电路。

所述晶振电路提供稳定可靠高精度的时钟源;

所述本振电路产生本振频率与接收到的信号频率进行混频,合成固定频率的中频信号,输入后级电路进行分析处理。

实施例5:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述预处理电路采用FPGA模块构建。所述FPGA模块优选的Xilinx V5SX95T,使用FPGA完成对台站信号的预处理功能(如数字变频、数字滤波等)及相关控制功能,具备高稳定性、可靠性、易修改设计、简化设计、缩短开发周期等优良特性。

实施例6:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述后级处理电路采用DSP模块构建。所述DSP模块优选的TMS320C6455,丰富的片内资源及高性能的处理特性,简化设计电路、缩短开发周期。

实施例7:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,无线电监测台站信号识别系统,如图1所示,设置有依次连接的低放电路、前置滤波电路、晶振电路、放大电路、后置滤波电路、AD电路、预处理电路、信息获取电路、信息提取电路及分类处理电路,在上述晶振电路上还设置有本振电路,上述预处理电路采用FPGA模块构建,所述信息获取电路、信息提取电路及分类处理电路皆构建中同一块DSP模块上,所述FPGA模块优选采用Xilinx V5SX95T,所述DSP模块优选采用TMS320C6455。

在设计使用时,台站所产生的模拟信号经低放电路,然后经前置滤波电路、晶振电路、放大电路、后置滤波电路、AD电路、预处理电路、信息获取电路、信息提取电路及分类处理电路;

所述低放电路对输入信号进行适量放大,调理输入后续处理电路;

所述前置滤波电路滤除杂波;

所述晶振系统提供稳定可靠高精度的时钟源;

所述放大电路放大输入信号,调理输入后级电路;

所述本振电路产生本振频率与接收到的信号频率进行混频,合成固定频率的中频信号,输入后级电路进行分析处理;

所述信息获取电路完成对接收的数字有效信息预处理功能,主要包含数字滤波等预处理,输入下级分析电路;

所述信息提取电路完成对台站信号经过处理的数字信号进行特征提取功能;

所述分类处理电路将不同台站信号进行分类,识别出不同台站信息;分类设计采用统计的方法(现有技术),用一定数量的样本训练集进行分类器设计,最终产生识别结果数据信息;

在设计使用时,由于电台信号特征的识别包括暂态特征的识别和稳态特征的识别两种,通过本实用新型进行识别流程为:利用模拟通道通过采样量化的方法得到数据信息,实现电台辐射信息的获取,然后去除噪声、适当放大信号后进行信息特征提取,分类处理采用统计的方法,用一定数量的样本训练集进行分类器设计,最终产生识别结果数据信息。

由于指纹具有三个特征:普遍性,唯一性和不变性。在实际应用时,对于选取特征量采用可分离指数用来衡量。基于某特征集的类可分离度,当两类类间距离越大,各自离散度越小时。可分离指数越大,即可分离性就越好。反之,可分离指数越小,即可分离性就越差。

暂态特征主要是指电台开/关机时的变化特征和电台工作模式的变换特征。反映了系统的在非稳定工作状态时的非线性特性。开机时信号表现出的暂态特征进行分析:首先对电台开机时得到暂态信号检测、同步后,将暂态信号利用离散小波的分解距离函数DDF提取信号暂态包络特征。暂态信号录取流程可以通过两个存储器来解决,一旦跃变点检测出来了,就切换至另一个存储空间开始存储跃变点后的信号,这样,跃变点前后的信号通过两个存储器存储内容拼接可得以保存完整。

分析信号的高阶谱可以比较好的分析频域特性特征。高阶谱的难点在于高阶谱特征参数一般维数较高,它会增加分类器的规模,这样需要进行维数约简,本实用新型在具体应用时采用的积分双谱方法就是将二维双谱模块变换成为一维函数。对电台进行个体识别。积分双谱根据路径的不同分为径向,轴向,圆周,矩形等方法。这里考虑到要满足时移尺度相位的不变性。采用矩形积分双谱。矩形积分双谱的积分路径是以原点为中心的一组正矩形。它具有较好的聚类和抗噪性能。

分类处理:

分类处理采用的是支持向量机的形式来实现。运用这个算法是因为算法比较成熟且有相应的库函数。它是一种二类分类模型,其基本模型定义为特征空间上的间隔最大的线性分类器,其学习策略便是间隔最大化,最终可转化为一个凸二次规划问题的求解。将前面所提出来的特征值作为训练样本。训练方式,指在已确定的特征空间中,对作为训练样本的测量数据进行特征选择与提取,得到它们在特征空间的分布。先将百分之七十的样本作为训练样本。而上面的几种比如高阶谱暂态特性值作为特征值。

以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型做任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本实用新型的保护范围之内。

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