一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测方法及装置与流程

本发明涉及通信领域中的无线电管理及无线电监测行业，具体涉及一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测方法及其装置。

背景技术：

1、随着无线技术应用在社会各行业、各领域的广泛利用，频谱资源分配愈发紧张。一方面，分配给新业务、新应用的频率越来越高，类似2.4ghz等ism频带内业务大量增加，互相之间的干扰时有发生；另一方面，部分传统业务未能切实有效地利用所划分频谱资源，已划分频段空置或浪费的情况仍然存在。新形势下，“三管理、三服务、一突出”是贯穿无线电管理工作的主线。它既是当前无线电管理机构的核心任务，也是新时期无线电管理工作的指导方针。无线电监测是实现这一核心任务的重要技术支撑，在实现维护空中电波秩序，保证无线电业务正常开展，有效利用无线电频率，在工作中发挥着不可或缺的重要作用。

2、打击非法设台和频率指配是无线电管理机构职责中较为重要的两部分。两项工作的开展依赖于台站数据库和日常监测，二者相辅相成，缺一不可。台站数据库是日常监测的基础，是无线电管理机构判断某无线电台(站)是否为非法设台的重要依据；日常监测通过解析所接收到无线电信号的射频信息和占用度情况，为无线电管理机构提供无线电频谱的使用情况。通过对台站数据库、日常监测数据进行分析，可以对目前无线电频谱资源使用情况进行科学和权威的评估，为创新频率的规划、分配等行政管理方法提供决策依据，为各部门之间的协调提供技术基础，为无线电干扰发现、查找、技术取证和行政执法等环节提供技术支撑。但是，监测工作中也存在以下问题：

3、(1)监测工作自动化程度低，信号识别智能化程度不高。2017年9月，国家无线电监测中心超短波监测一体化平台部署完成并投入使用，该平台虽然解决了应用系统孤立、业务流程断裂、数据碎片分散等问题，但与实际监测任务结合还不够紧密，自动化水平有待进一步提高。例如在台站核查工作中，通常需要对某个频段的信号进行监测、采集及信号分析，由于种种原因，目前依旧需要多名监测人员持续反复地开展专项监测，消耗大量的人力物力，缺少快速的信号采集和信号识别方法；另一方面，信号分析工作依赖信号的射频信息、地理信息和语音内容等信息，但是在实际工作中这些信息高度依赖人工判定，缺乏信号自动化分析方法。上述因素严重影响了日常工作效率。

4、(2)数据分析处理力度不够，频谱管理支撑工作效能不足。多年来，监测工作积累了大量的监测数据，但是，数据缺乏延续性，数据潜在的价值未被最大程度的挖掘，大量的精力花费在对某一个频段的反复测量之中，并且这种测量更多的是重复性工作(接受任务、信号监测、信号分析、结果提交)，不能更主动地无线电管理工作提供更为有效的支撑。

5、(3)台站数据库更新具有滞后性。由于相关台站使用单位未及时申报等原因，导致无线电管理机构台站数据库存在一定的滞后性，出现了一些明显为合法内容的调频广播台站，未被台站数据库收录。

6、调频广播电台是一种以无线发射的方式来传输广播的设备，具有无需立杆架线，覆盖范围广，无限扩容，安装维护方便，投资小，音质优美清晰的特点，彻底解决了传统有线广播布线困难、安装复杂、扩容性差、损坏墙面等问题，在日常生活中应用广泛。。“黑广播”占用频率资源、影响正常广播通信、干扰民航通信导航、扰乱无线电通信管理秩序。

7、一般的，只有当一个信号的发射情况与台站数据库相符时，才能将其称为传统意义上的“合法”信号。发射频率是台站的基本属性，也是无线电监测工作中最核心的技术参数。从频率来看，“黑广播”可分为“同频发射”和“异频发射”两种。“异频发射”是指电台非法在未经国家或地方无线电管理机构授权允许使用的频点进行发射，一般通过比对当地台站数据库来判断。但是，也存在台站数据库不完备或者所选台站地域范围不完全匹配造成误判的情况。“同频发射”为台站非法在已批准给合法台站使用的频点上发射，此类信号亦需要根据实际情况进一步甄别。这导致了实际工作中对可疑信号的筛选往往取决于一线技术人员的工作经验，主观性较强，缺少统一的、智能化的识别方法与策略，严重制约了可疑信号识别的准确性。

8、如参考文献[1]中，某地无线电管理机构依靠在用的监测软件进行监测，手动录入合法台站信息、并利用人工标识信号特征的办法来建立本地台站数据库，通过反复监测并比对数据库发现“黑广播”信号；如参考文献[2]中，某地无线电监测站虽然利用某监测软件提供的“数据分析”功能对调频广播频段监测数据进行了观察分析，但仍依靠人工对可疑频点的活动规律进行分析以开展进一步的测向和定位工作。

9、目前需要有效提升无线电监测设备的使用效率，第一时间发现“黑广播”信号，提高“黑广播”信号自动化监测水平和识别准确性，以确保民航通信正常，保障通信安全。

10、参考文献：

11、[1]武增银,张玉倩.“黑广播”监测与查找方法初探[j].中国无线电,2019,第6期:66-70.

12、[2]杨富雄.如何在日常监测中有效识别“黑广播”[j].中国无线电,2016,第6期:18-20.

技术实现思路

1、针对目前无线电监测工作自动化程度低，信号识别智能化程度不高，数据分析处理力度不够，频谱管理支撑工作效能不足，台站数据库更新具有滞后性等问题，本发明提供了一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测方法及其装置。

2、本发明的一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测装置，设置在监测网的控制中心，包括分析维度声明与赋值模块、频点级别定义模块、频点分级自动化实现模块和频点分级动态调整模块。

3、所述分析维度声明与赋值模块用于设置对频点的监测维度和设置各维度下的取值；其中，所设置的维度包括：基于历史监测数据库设置频点的播放内容维度、天发射规律维度、黑广播监测定位结果维度和发射位置维度，基于本地区台站数据库和邻近地区台站数据库设置查找频点是否在库的维度。

4、所述频点级别定义模块根据调频广播频段中黑广播出现的概率高低设置频点级别，包括三个级别：第一级别中的频点为长期监测到的正常信号所占用，发射参数确定，发射规律稳定，需进行定期监测；第二级别频点被发射参数存疑或非法信号所占用，是监测重点；第三级别频点为空闲频点。

5、所述频点分级自动化实现模块对每个待测频点，调用所述分析维度声明与赋值模块获取待测频点在本地区台站数据库和邻近地区台站数据库是否在库的取值，以及在播放内容维度、天发射规律维度、黑广播监测定位结果维度和发射位置维度的取值，并调用所述频点级别定义模块，自动分析出待测频点级别；所述频点分级自动化实现模块初始对待测频点生成频点分级表。

6、所述频点分级动态调整模块，定期调用所述频点分级自动化实现模块更新频点分级表，针对不同级别设置不同的监测扫描周期，定时下发监测任务给监测站集群，监测站集群采集频点发射的信号并存入历史监测数据库。

7、相应的，本发明的一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测方法，包括如下步骤：

8、步骤一，根据所要测量的频段，获取待测频点集合，对集合中的每个频点f进行监测，当该频点有信号发射时，采集频点的播放语音，测量频点每日的小时占用度，固定监测站测量频点的示向度；

9、步骤二，基于历史监测数据库中的历史监测数据，从播放内容、天发射规律、黑广播监测定位结果以及数据发射位置的维度进行分析，输出频点各维度的值；

10、其中，从播放内容维度分析，包括：根据历史监测数据预定义频点播放的正常内容，对频点f采集的语音进行关键字识别，判断是否播放内容正常，若内容正常，设置播放内容维度dimc(f)＝1，否则设置dimc(f)＝0；

11、从天发射规律维度分析，包括：根据历史监测数据预定义频点的天发射规律，设置天发射规律的阈值ηts和合法调频广播的典型小时占用度law(dtypical)；计算频点f每日广播的小时占用度与law(dtypical)的欧氏距离，若距离小于阈值ηts，则频点f的天发射规律异常，设置频点f的天发射规律维度dimt(f)＝0，否则，设置dimt(f)＝1；

12、从黑广播监测定位结果维度分析，包括：预先存储黑广播监测数据表，将频点f在黑广播监测数据表中进行查找，若存在，表示频点f为黑广播，设置频点f的黑广播监测定位结果维度dimh(f)＝0；否则，若不存在，设置dimh(f)＝1；

13、从数据发射位置维度分析，包括：各固定监测站测量当前频点f的示向度，若根据测量值能得到发射位置，表示频点f可定位，设置发射位置维度dimg(f)＝2，若测量值中至多有一个值不为空且与台站数据库中发射机所在地方向相符，表示频点f的发射位置为明确方向，设置dimg(f)＝1，若根据测量值无法定位频点f或不能明确频点f的方向，设置dimg(f)＝0；

14、步骤三，基于台站数据库，从本地区台站数据库和邻近地区台站数据库中查找频点，判断频点是否在库，一个频点不能同时在两个数据库中；

15、步骤四，根据步骤二和步骤三的输出结果，对频点自动分级；

16、其中，将频点分为三个级别：第一级别频点为长期监测到的正常信号所占用，发射参数确定，发射规律稳定，对该级别频点进行定期监测；第二级别频点被发射参数存疑或非法信号所占用，对该级别频点重点监测；第三级别频点为空闲频点，对该级别频点重点监测，一旦出现信号，属于黑广播信号的概率高；

17、步骤五，对三个级别频点设置不同扫描周期，根据扫描周期对频点执行监测任务，根据监测数据频点级别动态调整。

18、一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序指令相关的硬件实现所述的一种基于频点分级的调频广播频段自动化监测装置或方法。

19、本发明与现有技术相比，具有以下优势和积极效果：

20、(1)本发明基于频点分级的调频广播频段自动化监测装置及方法，能实现自动对频点分级，确定监测重点，根据不同级别对频点设置监测任务，减少了可观的人工筛选工作量，有效提高了调频广播频段信号监测和分析的工作效率。

21、(2)本发明的自动化监测装置及方法，所采用的频点分级方法梳理了调频广播频段监测工作的重点，根据分级确定监测重点，将有限的技术力量集中到重要频点，实现资源的科学合理分配；本发明可帮助无线电管理机构明确调频广播频段监测工作的目标，通过持续的监测和核查，将存在疑问的信号频点不断调整至其它级别，达到掌握台站使用情况、维护空中电波秩序的目的；本发明将每个频点根据“黑广播”出现的概率进行标注，结合监测一体化平台和特定监测系统，可进一步提高自动化、智能化监测水平，提高监测工作效率。