一种非法调频广播电台的检测和识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信系统中的无线电监测技术领域，是涉及一种非法调频广播电台的检测和识别方法，实现非法调频广播电台(俗称黑广播)的自动甄别，为无线电监测管理、频谱资源的合理有效利用提供技术支撑。
【背景技术】
[0002]非法调频广播电台俗称“黑广播”，多为谋取非法经济利益而设置，播出内容绝大多数为虚假医药广告。从社会影响上看，黑广播内容会误导广大受众(消费者)，部分黑广播内容低俗，严重污染社会风气。从空中电磁波的秩序监管角度看，由于非法调频广播电台设备均为“三无”产品，且发射功率超大(黑广播电台发射功率大多在一千瓦功率以上)，很容易对民航、广播等正常的无线电通信业务造成干扰。一个突出的典型案例为:民航频段(108MHz—117.975MHz航空无线电导航业务117.975MHz—137MHz航空移动业务)与调频广播频段(87MHz—108MHz)毗邻，非法调频广播信号可能会干扰民航频段，影响民航客机的导航和指挥调度，进而危及飞机的起飞降落安全。因此非法广播电台的社会危害性和安全隐患极大。
[0003]目前的非法调频广播电台的检测和识别均采用人工鉴别途径，通过人工监听一定时间段的电台播放内容，来判断该广播电台是否为非法电台。这种方式耗时耗力，且效率很低。由于当前电子信息设备和技术的飞速发展，搭建一个非法调频广播电台的成本愈来愈低，难度也愈来愈小，基于巨大的经济利益诱惑，非法调频广播电台的数量在全国的各个大中城市，近年来均呈现出迅速增长趋势。这给非法调频广播电台的监测和识别带来了更多的困难和压力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种非法调频广播电台的检测和识别方法，解决人工检测和识别非法广播电台的低效与不足的问题。本发明利用数字信号处理和信息处理技术，开发设计的一个稳健的、便于软件或硬件设计实现的检测和识别方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种非法调频广播电台的检测和识别方法，包括如下步骤:
[0007](I)样本数据采集，对目标广播电台进行连续语音录制，并存储为样本数据文件；
[0008](2)样本数据预处理，将样本数据文件分割成多个数据子块，并对每个数据子块进行编号、存储；
[0009](3)确定参考数据片段，依次获取每个数据子块的起始时间X的语音片段数据，作为参考语音片段；
[0010](4)相关波形求取计算，将每个参考语音片段逐点与所有数据子块的数据进行相关计算，得到每个参考语音片段的相关波形信号；
[0011](5)相关峰值的检测，针对每个参考语音片段的相关波形信号，寻找并求取最大值，并寻找相关波形信号中幅度值超过最大值*预先设定相关峰门限数值的局部最大值峰值点，并记录其位置，局部最大值峰值点的个数即为参考语音片段在整个样本数据中的重复次数。局部最大值峰值点的位置就是整个录音时段中与参考语音片段基本完全相同的重复语音片段位置，将这些位置信息存储记录为相关检测记录；
[0012](6)将所有参考语音片段的重复记录信息结果中的次数进行累加求和，得到重复次数数值，然后将该重复次数数值与预先设定的重复次数门限数值进行比较，判断该目标广播电台是否为非法广播电台；
[0013](7)对其他目标广播电台，重复步骤(I)-(6)，得到所有目标广播电台的判决结果。从而自动筛选出嫌疑极大的非法广播电台。通过各个广播电台的相关检测记录信息，可有针对性的针对重复位置进行有选择性的语音片段播放和回放，以进一步进行核实。
[0014]本发明利用非法调频广播电台的周期重复特性，基于相关累积算法，检测非法调频广播电台的重复次数和时间点，从而完成非法调频广播电台的检测和识别。
[0015]具体地，所述步骤(I)中，连续语音录制的时间为3-5天，样本数据的采样率为22050Hz，数据样点位宽为16bit。
[0016]进一步地，所述步骤(I)中，目标广播电台的样本数据采集过程具体为:首先，接收目标广播电台的调频广播信号，然后对该调频广播信号进行数字下变频、抽取滤波，数据速率降为200KHZ，然后进行调频解调处理，得到原始的广播语音信号，再进行低通滤波和变速率处理，数据速率降为22050Hz，数据样点位宽为16bit。
[0017]再进一步地，所述步骤(2)中，将样本数据文件分割成多个数据子块是以小时为单位分割。所述步骤(2)分割后的每个数据子块还对其进行数据样点抽取，将该抽取的数据样点根据数据子块的编号进行索引号编号命名、存储为新的数据子块。后续进行相关计算的数据子块和参考语音数据均为抽取后的数据子块。在不影响相关检测结果的情况下，针对原始样本数据进行一定程度的抽取，可有效减少计算量，节省计算时间，从而实现更快的检测和识别。
[0018]再进一步地，所述步骤(3)中，首先，根据采样率、数据样点位宽、抽取率计算时间X的语音片段的数据长度，然后根据该数据长度获取每个数据子块的起始时间X的语音片段数据。值得注意的是，由于数据子块为经过抽取后的数据，因此参考语音片段也是经过抽取后的数据。
[0019]再进一步地，相关运算的处理对象，不论是所有的数据子块数据，还是基于数据子块数据开始时间长度X的参考语音片段数据，均为抽取后的数据。所述步骤(4)中，相关计算采用快速傅里叶变换计算，可使得乘法操作数量降低为原始的百分之一甚至千分之一，从而大大降低相关运算的计算量。具体的计算过程为:
[0020](401)首先选取需要进行相关计算的参考语音片段ref，共有N个数据子块，也就有N个参考语音片段，η < N，令η为初值I;
[0021](402)获取数据子块η的全部数据，获取数据子块η+1的起始时间X的语音片段数据，将两者进行拼接，得到需要与参考语音片段进行相关比对的样本数据b_n;
[0022 ] (403)对参考语音片段ref和b_n进行相关计算，得到相关计算结果corr_bn ；
[0023](404)将η累加I，并判断η是否等于数据子块总数量N，若小于N，则返回步骤(402);若等于N，则结束，并把所有的相关计算结果corr_bn，n = 1,2,3,----N，拼接为一个完整的数据，这个数据就是参考语音片段ref相对于整个样本数据的相关计算结果-相关波形信号
Corr0
[0024]另外，所述步骤(403)中，相关计算基于快速傅里叶变换计算，快速傅里叶变换的处理对象，均为抽取后的数据，相关计算的具体过程为:
[0025](411)获取处理对象，即抽取后的数据子块η的数据的起始时间X的语音片段数据、抽取后的数据子块η的数据、抽取后的数据子块η+1的起始时间X的语音片段数据；
[0026](412)对抽取后的数据子块η的数据、抽取后的数据子块η+1的起始时间X的语音片段数据进行拼接，然后进行傅里叶变换；
[0027](413)同时，对参考语音片段信号进行反转和补零处理，然后进行傅里叶变换；
[0028](414)对步骤(413)和(414)输出的结果，即两个矢量，进行矢量点乘操作，然后对输出结果依次进行逆傅里叶变换、数据裁剪，得到参考语音片段相对于数据子块η的相关计算结果。
[0029]本发明的有益效果为:
[0030]本发明利用数字信号处理和信息处理技术，开发设计的一个稳健的、便于软件或硬件设计实现的检测和识别方法。利用非法调频广播电台的周期重复特性，基于相关累积算法，检测非法调频广播电台的重复次数和时间点，从而完成非法调频广播电台的检测和识别，检测和识别的准确性高，并且处理快速，具有突出的实质性特点和显著的进步。
【附图说明】
[0031 ]图1是本发明-实施例的整体实现流程图。
[0032]图2是本发明-实施例的数据预处理单元的实现流程图。
[0033]图3是本发明-实施例的相关累积计算单元的实现流程图。
[0034]图4是本发明-实施例的相关计算快速算法的实现流程图。
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