專利名稱：自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電監(jiān)測領(lǐng)域，更具體涉及無線電智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個無線電監(jiān)測執(zhí)行站自組織完成各種無線電監(jiān)測任務(wù)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有無線電監(jiān)測系統(tǒng)由無線電監(jiān)測中心和無線電監(jiān)測執(zhí)行站組成，各無線電監(jiān)測執(zhí)行站和無線電監(jiān)測中心直接連接。現(xiàn)有的監(jiān)測站分為四類廣域覆蓋的高山監(jiān)測站、大區(qū)域覆蓋的建筑物頂監(jiān)測站、小區(qū)域覆蓋的小型監(jiān)測站、局部地區(qū)的微型監(jiān)測站。監(jiān)測業(yè)務(wù)主要包括四種日常監(jiān)測、實時監(jiān)測、在線監(jiān)測、離線監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)處理主要包括信道占用度、場強等統(tǒng)計分析，合法、不明、非法信號的識別，測向定位信息，調(diào)制識別、解碼、協(xié)議識另IJ。無線電監(jiān)測指揮控制中心的能力主要包括無線電測向交會、監(jiān)聽、控制、信息顯示、網(wǎng)絡(luò)與通信、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、電磁兼容分析，擁有地理信息、臺站數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)。無線電監(jiān)測執(zhí)行站設(shè)備配置主要包括測量、測向、監(jiān)聽、控制、天饋系統(tǒng)，以及通信、電源、防雷接地、環(huán)境監(jiān)控等輔助系統(tǒng)?，F(xiàn)有無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不足主要體現(xiàn)在
(I)無線電監(jiān)測網(wǎng)的通信方式簡單，監(jiān)控中心與執(zhí)行站之間有信息交互，各監(jiān)測執(zhí)行站之間沒有信息交互和相互調(diào)用服務(wù)功能。這種通信方式不利于監(jiān)測設(shè)備的有效利用和監(jiān)測任務(wù)的主動完成。例如，在執(zhí)行交匯定位監(jiān)測任務(wù)時，只能通過監(jiān)控中心下達(dá)監(jiān)測任務(wù)給各監(jiān)測執(zhí)行站，各監(jiān)測執(zhí)行站的監(jiān)測結(jié)果匯總到監(jiān)控中心，經(jīng)技術(shù)人員分析后得出定位結(jié)果。這一方面造成設(shè)備獨占，另一方面延誤捕捉和定位可疑信號的時間。(2)現(xiàn)有無線電監(jiān)測系統(tǒng)從無線電信號發(fā)現(xiàn)、信號分析、監(jiān)測執(zhí)行站的調(diào)遣等過程中都需要監(jiān)測技術(shù)人員參與，監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測執(zhí)行站缺乏自動化執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的能力。(3)監(jiān)測執(zhí)行站缺乏信息處理能力，各監(jiān)測執(zhí)行站之間沒有直接的信息交互，導(dǎo)致局部多個執(zhí)行站之間不能協(xié)作、自組織完成監(jiān)測任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，提高現(xiàn)有無線電監(jiān)測的自動化、智能化水平，使無線電監(jiān)測系統(tǒng)具有自組織、自動及智能完成各種無線電監(jiān)測任務(wù)的能力；本發(fā)明公開了一種自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)及方法；所述自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)具備自組織完成各種復(fù)雜無線電監(jiān)測任務(wù)的能力，包括無線電監(jiān)測任務(wù)自動識別，監(jiān)測任務(wù)流程自動生成，；監(jiān)測任務(wù)自組織自動實施，監(jiān)測結(jié)果自動分析，監(jiān)測結(jié)果自動上報。本發(fā)明所述系統(tǒng)中，監(jiān)測任務(wù)類型分為簡單監(jiān)測任務(wù)和高級監(jiān)測任務(wù)，簡單監(jiān)測任務(wù)可由單個監(jiān)測執(zhí)行站獨立完成，如常規(guī)監(jiān)測任務(wù)中的頻段掃描、離散掃描、中頻測量、中頻測向等。高級監(jiān)測任務(wù)不能由單個監(jiān)測執(zhí)行站獨立完成，需要多個監(jiān)測執(zhí)行站協(xié)同完成，如考試保障監(jiān)測任務(wù)、重大安全事件無線電業(yè)務(wù)保障等。本發(fā)明所述自組織是指無線電監(jiān)測系統(tǒng)具備自組織完成高級監(jiān)測任務(wù)的能力，系統(tǒng)中一個自治監(jiān)測執(zhí)行站接收到某一個高級任務(wù)或由于發(fā)現(xiàn)可疑信號等而自動產(chǎn)生高級任務(wù)，該執(zhí)行站自動進(jìn)行任務(wù)分解，自動產(chǎn)生子任務(wù)信息，然后通過任務(wù)方式下達(dá)給其它相關(guān)執(zhí)行站；其它執(zhí)行站自動識別任務(wù)類型、自動執(zhí)行任務(wù)，自動存儲數(shù)據(jù)，自動分析并返回執(zhí)行結(jié)果；發(fā)起任務(wù)的執(zhí)行站匯總所有執(zhí)行站的執(zhí)行結(jié)果，綜合分析產(chǎn)生高級任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的過程。本發(fā)明所述自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)由若干無線電監(jiān)測執(zhí)行站、無線電監(jiān)測傳感器和無線電監(jiān)測干預(yù)設(shè)備組成；其中無線電監(jiān)測執(zhí)行站分為固定站、小型站和可搬移站三類；現(xiàn)有系統(tǒng)中設(shè)備僅和上級節(jié)點進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)呈一個樹狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各個監(jiān)測設(shè)備之間根據(jù)地理位置和環(huán)境選擇專線通信、微波通信、GSM、3G、WiMax等通信方式接入自組織無線電監(jiān)測專網(wǎng)，各個監(jiān)測設(shè)備通過專網(wǎng)而具備雙向互聯(lián)互通的能力，傳感器、干預(yù)設(shè)備和近鄰的監(jiān)測執(zhí)行站互聯(lián)，移動監(jiān)測站通過無線通信方式接入監(jiān)測專網(wǎng)，監(jiān)測執(zhí)行站可以直接與周邊的其它監(jiān)測執(zhí)行站雙向通信，相互調(diào)用對方提供的監(jiān)測服務(wù)；各執(zhí)行站在內(nèi)存中維護(hù)一張執(zhí)行站信息表，在該表中存儲各個執(zhí)行站所具備的監(jiān)測服務(wù)能力和該執(zhí)行站的實時狀態(tài)信息，其中監(jiān)測服務(wù)能力是指該站所支持的功能，包括頻段掃描、中頻測量、中頻側(cè)向、離散掃描等，實時狀態(tài)信息指該站的IP地址、訪問端口號、位置經(jīng)緯度、地理環(huán)境、繁忙程度、是否開機(jī)等；監(jiān)測站在執(zhí)行高級任務(wù)過程中在需要其它執(zhí)行站協(xié)同完成時，可以根據(jù)執(zhí)行站信息表發(fā)起自組織協(xié)同任務(wù)執(zhí)行流程；某個執(zhí)行站在執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)異常干擾信號，經(jīng)過識別判斷后，可以啟用干預(yù)流程，執(zhí)行站自動構(gòu)造干預(yù)任務(wù)，并將任務(wù)發(fā)給相關(guān)干預(yù)設(shè)備，干預(yù)設(shè)備接收到任務(wù)后啟動干預(yù)手段。上述所述監(jiān)測執(zhí)行站具有異常信號檢測、異常信號測量、異常信號識別、監(jiān)測任務(wù)分解、監(jiān)測任務(wù)下發(fā)、監(jiān)測結(jié)果匯總、監(jiān)測任務(wù)執(zhí)行、監(jiān)測結(jié)果分析、監(jiān)測結(jié)果上報的功能。在執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中，監(jiān)測執(zhí)行站具有自動識別監(jiān)測任務(wù)類型并選擇所匹配監(jiān)測任務(wù)流程模板的功能；根據(jù)接收的監(jiān)測任務(wù)，自動將高級任務(wù)分解成多個子任務(wù)，自組織完成子任務(wù)發(fā)布、自組織完成子任務(wù)的實施執(zhí)行和結(jié)果匯總。 監(jiān)測執(zhí)行站具有自組織監(jiān)測功能。執(zhí)行站自組織執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的步驟為第一步，主執(zhí)行站接收到任務(wù)；第二步，主執(zhí)行站自動識別任務(wù)類型，如果是簡單任務(wù)則根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)入任務(wù)隊列等待執(zhí)行，如果不能識別該任務(wù)，則向控制中心發(fā)出請求，由控制中心制定該任務(wù)的流程模板，然后重新識別任務(wù)；第三步，如果是高級任務(wù)，則根據(jù)任務(wù)類型模板自動分解任務(wù)，將高級任務(wù)分解為單個執(zhí)行站可以執(zhí)行的簡單子任務(wù)，自動生成各個子任務(wù)的執(zhí)行流程，包括并發(fā)和同步的控制；第四步，自組織任務(wù)執(zhí)行，自動完成簡單子任務(wù)的順序分配與下達(dá)，然后各執(zhí)行站完成簡單任務(wù)的執(zhí)行，并將結(jié)果返回主執(zhí)行站；第五步，主執(zhí)行站在整個過程中自動跟蹤、判斷、分析監(jiān)測任務(wù)流程的執(zhí)行狀況，并根據(jù)情況進(jìn)行控制監(jiān)控過程，如果在監(jiān)測過程中產(chǎn)生新的任務(wù)，如發(fā)現(xiàn)新的非正常信號，則將該任務(wù)加入新任務(wù)隊列；第六步，主執(zhí)行站收集各協(xié)同執(zhí)行站返回的子任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，主執(zhí)行站對結(jié)果進(jìn)行分析；第七步、主執(zhí)行站根據(jù)分析結(jié)果組織新一輪監(jiān)測任務(wù)或者將結(jié)果匯總并自動上報。所述自組織任務(wù)執(zhí)行，即主執(zhí)行站確定子任務(wù)后，啟動自組織流程，協(xié)同多個執(zhí)行站協(xié)同完成所有子任務(wù)的過程，其步驟為主執(zhí)行站首先確定所有簡單子任務(wù)的類型、功能需求和參數(shù)指標(biāo);然后,主執(zhí)行站將簡單任務(wù)打包為簡單任務(wù)請求,并將請求信息發(fā)送給相關(guān)執(zhí)行站；相關(guān)執(zhí)行站收到請求信息后根據(jù)自身的狀態(tài)信息，功能特性確定是否能完成任務(wù)以及完成任務(wù)的代價，然后將結(jié)果返回給主執(zhí)行站；主執(zhí)行站收到所有信息后通過綜合決策確定任務(wù)派發(fā)策略；最后主執(zhí)行站根據(jù)派發(fā)策略完成簡單子任務(wù)派發(fā)，并控制任務(wù)的執(zhí)行過程。本發(fā)明所述自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)所主要執(zhí)行的自組織監(jiān)測包括2個大類第一類的步驟為某一監(jiān)測執(zhí)行站在自動執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中識別出非正常信號；該監(jiān)測執(zhí)行站自動生成可疑信號的相關(guān)信息，包括該信號的中心頻率、極化方式、調(diào)制方式、中頻帶寬等，自組織完成選站后，構(gòu)造單頻點信號中頻測向任務(wù)請求、然后通過通信協(xié)議將該任務(wù)下達(dá)給相關(guān)監(jiān)測執(zhí)行站；其它監(jiān)測執(zhí)行站自動識別任務(wù)類型并執(zhí)行，并返回中頻測向結(jié)果；該監(jiān)測執(zhí)行站匯總其它監(jiān)測執(zhí)行站的結(jié)果完成任務(wù)的進(jìn)一步識別，并完成交匯定位，確定非正常信號的經(jīng)緯度坐標(biāo)位置；第二類的步驟為多個執(zhí)行站接收到某一高級任務(wù)，如重大事件無線電安全保證，各個執(zhí)行站協(xié)同、并發(fā)完成所接收到的任務(wù)，自動存儲、上報監(jiān)測結(jié)果。作為自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)的一個重要實例，非正常信號的發(fā)現(xiàn)與識別主要包括的步驟為(1)監(jiān)測執(zhí)行站在給定的頻段進(jìn)行頻段掃描，通過動態(tài)閾值法檢測出該頻段的所有信號，通過與臺站數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測電磁環(huán)境背景庫進(jìn)行比對檢測出異常信號；(2)對捕獲的異常信號進(jìn)一步進(jìn)行中頻測量或中頻測向，提取信號的信號帶寬、信號最大能量、信號均值和信號方差等特征；(3)使用所提取的信號特征，采用改進(jìn)的模糊聚類算法自動識別非正常信號的詳細(xì)類別；(4)自動保存非正常信號數(shù)據(jù)，通過人工標(biāo)定后，采用標(biāo)定的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)特征提取和信號類別識別算法的各種參數(shù)；(5)自動報警；執(zhí)行站首先通過對指定的頻段進(jìn)行頻段掃描，發(fā)現(xiàn)可疑信號頻點，然后對可疑信號頻點進(jìn)行中頻測量獲得信號的詳細(xì)特征，根據(jù)獲得的信號特征識別出可疑信號的具體類別，對于確定的非正常信號啟動信號定位流程，精確定位出信號的方向和經(jīng)緯度坐標(biāo)后采取相應(yīng)的報警或干預(yù)措施。非正常信號的測向定位需要多個具備測向功能的執(zhí)行站自組織協(xié)同完成。其步驟為(1)主執(zhí)行站識別出非正常信號后，進(jìn)行中頻測向確定出非正常信號的方向，然后將監(jiān)測頻率、中頻帶寬、檢波方式等參數(shù)構(gòu)造非正常信號測向請求發(fā)送給周邊各個執(zhí)行站；各周邊站返回測向請求響應(yīng)，包括該站的預(yù)計測向時間，經(jīng)緯度，準(zhǔn)確度，海拔高度等指標(biāo)；主執(zhí)行站收到各個執(zhí)行站的響應(yīng)后，選擇滿足時間要求、各執(zhí)行站角度最大的多個站執(zhí)行測向任務(wù)；如果滿足要求的測向執(zhí)行站小于2個，則繼續(xù)發(fā)出測向請求；主執(zhí)行站接收到各個執(zhí)行站的測向數(shù)據(jù)后根據(jù)各個站的測向精度、環(huán)境等綜合確定非正常信號的位置區(qū)域；其中測向數(shù)據(jù)包括測向機(jī)電平、測向質(zhì)量、方位角、俯仰角、羅盤值、站點經(jīng)度、站點緯度。本發(fā)明所述無線電監(jiān)測系統(tǒng)可以設(shè)置無線電指揮控制中心，通過指揮控制中心為各個執(zhí)行站下達(dá)各種監(jiān)測任務(wù)，指揮控制中心可以制定高級任務(wù)的流程模板，通過指揮控制中心可以維護(hù)執(zhí)行站數(shù)據(jù)庫、臺站數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)可統(tǒng)一報送指揮控制中心，然后進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理。本發(fā)明的主要技術(shù)效果是以統(tǒng)一接口自動協(xié)調(diào)監(jiān)測網(wǎng)中各監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測執(zhí)行站自動生成任務(wù)流程及分析監(jiān)測數(shù)據(jù),各監(jiān)測執(zhí)行站主動協(xié)同,完成高級監(jiān)測任務(wù)；通過本發(fā)明提高了監(jiān)測設(shè)備的自動化、智能化水平，減少了監(jiān)測技術(shù)人員的工作量，提高了監(jiān)測設(shè)備的使用效率


圖1自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系 圖2帶指揮控制中心的系統(tǒng)體系
圖3執(zhí)行站信息維護(hù)結(jié)構(gòu) 圖4指揮控制中心監(jiān)測任務(wù)執(zhí)行流程 圖5監(jiān)測執(zhí)行站復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行流程 圖6監(jiān)測執(zhí)行站自組織流程 圖7非正常信號檢測識別流程 圖8自組織選站測向流程
(1)表不干預(yù)設(shè)備
(2)表示工控機(jī)與固定站或移動站
具體實施例方式具體實施方式
1:
如圖1所示，滿足自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由多個執(zhí)行站相互互聯(lián)而成，部分執(zhí)行站與干預(yù)系統(tǒng)互聯(lián)。各個執(zhí)行站可以動態(tài)感知其余鄰域執(zhí)行站的服務(wù)能力，既該執(zhí)行站配備的監(jiān)測設(shè)備數(shù)量及信號類別，是否提供頻段掃描、中頻測量、中頻測向等功能，同時動態(tài)感知相鄰執(zhí)行站的狀態(tài)信息，既空閑、忙、執(zhí)行緊急任務(wù)、停機(jī)幾個狀態(tài)。各節(jié)點之間通過專有的網(wǎng)絡(luò)連接，節(jié)點通過通信協(xié)議進(jìn)行傳輸，專有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、專有協(xié)議保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。無線電監(jiān)測各種傳感器、干預(yù)系統(tǒng)等監(jiān)測儀器通過智能執(zhí)行站聯(lián)入無線電監(jiān)測專有網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中可以設(shè)置指揮控制中心，通過指揮控制中心向各執(zhí)行站下達(dá)具體的監(jiān)測任務(wù)，匯集監(jiān)測任務(wù)執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)，維護(hù)執(zhí)行站數(shù)據(jù)庫，任務(wù)模板數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測人員數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測臺站數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中執(zhí)行站總數(shù)量小于100的情況下，本發(fā)明所述系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)廣播通信的方式維護(hù)實時數(shù)據(jù)，執(zhí)行站定期將自己的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)廣播發(fā)送給所有聯(lián)網(wǎng)鄰居執(zhí)行站，本發(fā)明中采用每隔30秒發(fā)送一次狀態(tài)信息。執(zhí)行站根據(jù)這些信息完成自組織監(jiān)測任務(wù)執(zhí)行流程。在系統(tǒng)中執(zhí)行站數(shù)量增加時，采用如圖2所示結(jié)構(gòu)維護(hù)系統(tǒng)實時信息。無線電智能執(zhí)行站(sp :服務(wù)提供者，SR:服務(wù)請求者)首先將自己的具備的監(jiān)測能力、位置、狀態(tài)等信息通過一個XML文件進(jìn)行封裝后上報給控制中心(CC)，控制中心收到執(zhí)行站的信息綜合匯總形成全網(wǎng)設(shè)備的服務(wù)能力報告，并將這些信息報告各個智能執(zhí)行站。某個執(zhí)行站在需要發(fā)起自組織監(jiān)測時，將自己作為服務(wù)請求者(SR)，通過綜合服務(wù)信息與相關(guān)服務(wù)提供者(SP)開展協(xié)商與協(xié)作過程。監(jiān)測指揮控制中心開始一個重大事件的無線電通信保障監(jiān)測任務(wù)的流程如圖4所示，無線電監(jiān)測管理人員根據(jù)重大事件無線電監(jiān)測任務(wù)的需要制定好任務(wù)的監(jiān)測內(nèi)容需求，然后確定任務(wù)的結(jié)構(gòu)及確定完成任務(wù)的執(zhí)行站，確定任務(wù)開始的時間、持續(xù)時間、任務(wù)的優(yōu)先等級，從而完成任務(wù)的設(shè)計；將設(shè)計好的任務(wù)按序派發(fā)給相關(guān)智能執(zhí)行站；智能執(zhí)行站自組織執(zhí)行完成所指定的監(jiān)測任務(wù)，在這個過程中監(jiān)控控制中心可以可視化跟蹤、控制任務(wù)執(zhí)行過程；智能執(zhí)行站完成任務(wù)后將結(jié)果返回控制中心，控制中心對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合分析處理作出創(chuàng)建新的任務(wù)還是將相關(guān)結(jié)果上報上級系統(tǒng)的決策。無線電監(jiān)測執(zhí)行站接收到任務(wù)后開始組織組織監(jiān)測過程如圖5所示，對步驟501執(zhí)行站接收到的重大安全事件保障任務(wù)包含保障的無線電頻段、保障的地理范圍和處理措施手段。執(zhí)行站在502步驟中在任務(wù)模板中查找是否有對應(yīng)的任務(wù)模板，如果沒有則上報控制中心，控制中心將該任務(wù)的模板提供給執(zhí)行站。在504步執(zhí)行站根據(jù)模板進(jìn)行任務(wù)分解，將安全保障任務(wù)分解為多個簡單子任務(wù)，每個簡單子任務(wù)是執(zhí)行站能夠直接完成的任務(wù)，包括制定頻段的頻段掃描，指定頻點的中頻測量，信號的測向，壓制或警告干預(yù)。并在此基礎(chǔ)上制定各個簡單子任務(wù)的執(zhí)行流程，包括任務(wù)的時序關(guān)系、任務(wù)起動的觸發(fā)條件和子任務(wù)執(zhí)行的同步點。執(zhí)行站通過步驟505和相關(guān)執(zhí)行站完成自組織協(xié)作后開始監(jiān)控各個簡單子任務(wù)的執(zhí)行，并對產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行智能分析處理，對產(chǎn)生異常情況進(jìn)行職能分析處理，在安全保障任務(wù)監(jiān)測過程中可能發(fā)現(xiàn)異常信號，則需要所發(fā)現(xiàn)的異常信號進(jìn)行中頻測量和多站協(xié)同聯(lián)合測向，這時系統(tǒng)產(chǎn)生中頻測量和測向2個新任務(wù)(步驟510)，執(zhí)行站重新開始任務(wù)識別的過程。對異常信號進(jìn)行精確定位和識別后，執(zhí)行站在步驟507進(jìn)行綜合決策，采 取對應(yīng)的干預(yù)手段，這又產(chǎn)生一個新異常信號干預(yù)任務(wù)進(jìn)入任務(wù)隊列。執(zhí)行站在完成整個重大事件無線電安全保障任務(wù)后，對結(jié)果綜合分析，產(chǎn)生報表上報監(jiān)控中心和相關(guān)終端。
具體實施方式
2
如圖6所示，自組織發(fā)起者向鄰居執(zhí)行站廣播發(fā)出任務(wù)請求，一個任務(wù)可以表示為τ =Ps,Ow),其中表示任務(wù)類型，用于識別任務(wù)，確定任務(wù)的參數(shù)列表ft , Ps
定義為Ps - [Pt,value) , pi制定參數(shù)的名稱和類型，value表不該參數(shù)選擇的值。Pr表不該任務(wù)的優(yōu)先級，Ow表示該任務(wù)的發(fā)起者。執(zhí)行站收到任務(wù)請求后，首先根據(jù)任務(wù)的類型和自身的服務(wù)能力制定任務(wù)解決方案，作為任務(wù)請求應(yīng)答發(fā)送給任務(wù)請求者，一個任務(wù)請求相應(yīng)表示為Tr = {Μ,Co,Po, Et,Si, Chv)，其中Co表示智能執(zhí)行站完成該任務(wù)的開銷
值，當(dāng)前表示執(zhí)行需要的時間。Po表示該站所處的地理位置，當(dāng)前表示
經(jīng)緯度，Et表示該站所處位置的環(huán)境類型，St表示該站當(dāng)前的狀態(tài)類型，Ow用于標(biāo)識響應(yīng)該任務(wù)的執(zhí)行站。協(xié)作定位任務(wù)發(fā)起者在收到各個服務(wù)提供站的任務(wù)請求響應(yīng)后通過定義多目標(biāo)優(yōu)化算法綜合決策選出3個執(zhí)行站用于協(xié)作交叉定位。在重大事件無線電安全保障中非正常信號的發(fā)現(xiàn)與識別是該任務(wù)的重點內(nèi)容；如圖7所示，首先對某一頻段進(jìn)行一段時間的掃描，獲取該頻段的頻段掃描頻譜數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明提供的分段自適應(yīng)閾值確定法提取該頻段的底噪聲閾值；通過閾值確定法提取出該頻段有信號的頻率，結(jié)合已經(jīng)建好的臺站數(shù)據(jù)庫找出此頻段所有的可疑信號。然后對可疑信號進(jìn)行中頻測量或中頻測向，提取相應(yīng)的必要特征后結(jié)合監(jiān)測信號數(shù)據(jù)庫，采用改進(jìn)的模糊聚類算法分析出可疑信號的類型。系統(tǒng)采用分段自適應(yīng)閾值確定方法對實測信號進(jìn)行檢測，對監(jiān)測頻段進(jìn)行一段時間的監(jiān)測后，獲得該實測頻段信號頻譜數(shù)據(jù)
的平均值丨，當(dāng)前這幀頻段數(shù)據(jù)的實時值。第一步根據(jù)實測頻段信號頻譜數(shù)據(jù)的平均值,.&；}，當(dāng)前這幀頻段數(shù)據(jù)的實時值，第一步根據(jù)實測頻段信號頻譜數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分段處理，設(shè)每段的大小為m個
采樣點，計算出此段內(nèi)數(shù)據(jù)的均值Ek，其中k為段數(shù)，將此段內(nèi)的數(shù)據(jù)依次和Ek比較，若(氣,.-爲(wèi)·)>σ，則記為信號點，若0廠馬)<σ，則記為非信號點，其中(Jc-Y).m <j<k-m，
σ為設(shè)定的閾值，采取此方法找出該頻段信號點的下標(biāo)；第二步將該頻段信號頻率的噪聲值用其前后非信號頻率噪聲值的均值代替，采用這種方式提取出整個頻段的噪聲水平，設(shè)為(SlsSWs);第三步:用實時值 …Λ)和(％s2,…,sj逐個進(jìn)行比對,令4代表
第i個采樣點的底噪聲閾值，1< ο若廣;>ss ,則-A =Jvsi+(I —I+ F，若？^ Ai,貝丨J
h =JVSi + (Pp2)Off ,其中Λ、戶2為設(shè)定值，PiJ2 e[CU],考慮有信號時的噪聲水平要
高于無信號時的噪聲水平，要求A <P2。由于各種監(jiān)測設(shè)備自身也會產(chǎn)生噪聲且噪聲具有
一定的波動性，所以本方法加上一個設(shè)定值f，這樣才能更好的反映實際情況；第四步對
底噪聲閾值認(rèn)為，"·Λ)進(jìn)行平滑濾波處理。所提取的特征主要包括信號估測帶寬、信號均
值、信號方差、信號最大峰值、信號第二大峰值、信號第三大峰值、信號最大能量、小于底噪聲的連續(xù)點的個數(shù)等。監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中的異常信號人工標(biāo)定為掃描干擾、寬帶干擾、窄帶干擾等類別，通過FCM聚類算法，得到η個聚類中心，對于新檢測出的信號，通過最短距離測度得到該信號所屬的類別。對所捕獲、識別的異常信號，監(jiān)測系統(tǒng)對其進(jìn)行保存，然后通過人工的方式對這些異常信號進(jìn)行確認(rèn)、重新標(biāo)定得到信號的準(zhǔn)確類別。系統(tǒng)定期采用重新標(biāo)定的異常信號數(shù)據(jù)庫，重新確定信號特征的參數(shù)、重新得到該類非正常無線電信號新的多個聚類中心，完成學(xué)習(xí)過程。同時本發(fā)明提供自動報警功能，自動生成警告提示信息發(fā)送給相關(guān)監(jiān)測人員，這樣減輕了監(jiān)測人員的工作量。待所有可疑信號分析完畢，則轉(zhuǎn)入下一個頻段掃描或結(jié)束此次任務(wù)。作為本發(fā)明的一個實例，執(zhí)行站在發(fā)現(xiàn)非正常信號后，啟動自組織選站測向流程，如圖8所示。主站根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置確定是否自組織選站，如果為“否”，則根據(jù)系統(tǒng)配置輔助站進(jìn)行中頻測向，如果選擇“是”，則根據(jù)執(zhí)行站信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計可用的執(zhí)行站，向所有可用站發(fā)起任務(wù)執(zhí)行請求，根據(jù)可用站返回的信息，舍棄在執(zhí)行更高級任務(wù)的執(zhí)行站，排除在主站示向度上的執(zhí)行站得到備選站，完成初始選擇階段。如果剩余的備選站大于2，則根據(jù)備選站與主站的距離，備選站設(shè)備穩(wěn)定性，備選站以往的被選頻率，站點海拔高度，對其進(jìn)行降序排列，選擇前η個備選站作為考察站，完成預(yù)選階段。向所有考察站發(fā)起一次中頻測向請求，得到考查站的中頻測向結(jié)果，分析測向結(jié)果，將與主站有交叉點的考察站作為候選站，如果有大于2個得候選站，則根據(jù)候選站的示向度的穩(wěn)定性、測向質(zhì)量、理想模型的精度對候選站排序，選擇最終的候選站作為測向輔助站，并向輔助站發(fā)出測向請求，完成最終的選站流程。
權(quán)利要求
1.一種自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，由若干無線電監(jiān)測執(zhí)行站、無線電監(jiān)測傳感器和無線電監(jiān)測干預(yù)設(shè)備組成；所述無線電監(jiān)測執(zhí)行站之間根據(jù)地理位置和環(huán)境選擇通信方式接入自組織無線電監(jiān)測專網(wǎng)并通過專網(wǎng)而具備雙向互聯(lián)互通的能力；傳感器、干預(yù)設(shè)備和近鄰的監(jiān)測執(zhí)行站互聯(lián)，監(jiān)測執(zhí)行站可以直接與周邊的其它監(jiān)測執(zhí)行站雙向通信，相互調(diào)用對方提供的監(jiān)測服務(wù)；各監(jiān)測執(zhí)行站在內(nèi)存中維護(hù)一張執(zhí)行站信息表，在該表中存儲各個執(zhí)行站所具備的監(jiān)測服務(wù)能力和該執(zhí)行站的實時狀態(tài)信息；當(dāng)執(zhí)行站在執(zhí)行高級任務(wù)過程中在需要其它執(zhí)行站協(xié)同完成時，根據(jù)執(zhí)行站信息表發(fā)起自組織協(xié)同任務(wù)執(zhí)行流程；某個執(zhí)行站在執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)異常干擾信號，經(jīng)過識別判斷后，可以啟用干預(yù)流程，執(zhí)行站自動構(gòu)造干預(yù)任務(wù)，并將任務(wù)發(fā)給相關(guān)干預(yù)設(shè)備，干預(yù)設(shè)備接收到任務(wù)后啟動干預(yù)手段。
2.如權(quán)利要求1所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中無線電監(jiān)測執(zhí)行站分為固定站、小型站和可搬移站三類。
3.如權(quán)利要求1所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中監(jiān)測服務(wù)能力是指該站所支持的功能，包括頻段掃描、中頻測量、中頻側(cè)向、離散掃描等，實時狀態(tài)信息指該站的IP地址、訪問端口號、位置經(jīng)緯度、地理環(huán)境、繁忙程度、是否開機(jī)等。
4.如權(quán)利要求1所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中上述所述監(jiān)測執(zhí)行站具有異常信號檢測、異常信號測量、異常信號識別、監(jiān)測任務(wù)分解、監(jiān)測任務(wù)下發(fā)、監(jiān)測結(jié)果匯總、監(jiān)測任務(wù)執(zhí)行、監(jiān)測結(jié)果分析、監(jiān)測結(jié)果上報的功能；在執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中，監(jiān)測執(zhí)行站具有自動識別監(jiān)測任務(wù)類型并選擇所匹配監(jiān)測任務(wù)流程模板的功能；根據(jù)接收的監(jiān)測任務(wù)，自動將高級任務(wù)分解成多個子任務(wù)，自組織完成子任務(wù)發(fā)布、自組織完成子任務(wù)的實施執(zhí)行和結(jié)果匯總。
5.如權(quán)利要求1所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中監(jiān)測執(zhí)行站具有自組織監(jiān)測功能，并且執(zhí)行站自組織執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的步驟為 第一步，一執(zhí)行站接收到任務(wù),該執(zhí)行站稱為主執(zhí)行站； 第二步，主執(zhí)行站自動識別任務(wù)類型，如果是簡單任務(wù)則根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)入任務(wù)隊列等待執(zhí)行，如果不能識別該任務(wù)，則向控制中心發(fā)出請求，由控制中心制定該任務(wù)的流程模板，然后重新識別任務(wù)； 第三步，如果是高級任務(wù)，則根據(jù)任務(wù)類型模板自動分解任務(wù)，將高級任務(wù)分解為單個執(zhí)行站可以執(zhí)行的簡單子任務(wù)，自動生成各個子任務(wù)的執(zhí)行流程，包括并發(fā)和同步的控制； 第四步，自組織任務(wù)執(zhí)行，自動完成簡單子任務(wù)的順序分配與下達(dá)，然后各相關(guān)執(zhí)行站完成簡單任務(wù)的執(zhí)行，并將結(jié)果返回主執(zhí)行站； 第五步，主執(zhí)行站在整個過程中自動跟蹤、判斷、分析監(jiān)測任務(wù)流程的執(zhí)行狀況，并根據(jù)情況進(jìn)行控制監(jiān)控過程，如果在監(jiān)測過程中產(chǎn)生新的任務(wù)，如發(fā)現(xiàn)新的非正常信號，則將該任務(wù)加入新任務(wù)隊列； 第六步，主執(zhí)行站收集各協(xié)同執(zhí)行站返回的子任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，主執(zhí)行站對結(jié)果進(jìn)行分析； 第七步、主執(zhí)行站根據(jù)分析結(jié)果組織新一輪監(jiān)測任務(wù)或者將結(jié)果匯總并自動上報。
6.如權(quán)利要求1-5所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中第四步中的所述自組織任務(wù)執(zhí)行，即主執(zhí)行站確定子任務(wù)后，啟動自組織流程，協(xié)同多個執(zhí)行站協(xié)同完成所有子任務(wù)的過程，其步驟為主執(zhí)行站首先確定所有簡單子任務(wù)的類型、功能需求和參數(shù)指標(biāo)；然后，主執(zhí)行站將簡單任務(wù)打包為簡單任務(wù)請求，并將請求信息發(fā)送給相關(guān)執(zhí)行站；相關(guān)執(zhí)行站收到請求信息后根據(jù)自身的狀態(tài)信息，功能特性確定是否能完成任務(wù)以及完成任務(wù)的代價，然后將結(jié)果返回給主執(zhí)行站；主執(zhí)行站收到所有信息后通過綜合決策確定任務(wù)派發(fā)策略；最后主執(zhí)行站根據(jù)派發(fā)策略完成簡單子任務(wù)派發(fā)，并控制任務(wù)的執(zhí)行過程。
7.如權(quán)利要求1-6所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中監(jiān)測執(zhí)行站具有自組織監(jiān)測功能，并且所執(zhí)行的自組織監(jiān)測包括2大類第一類的步驟為某一監(jiān)測執(zhí)行站在自動執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)過程中識別出非正常信號；該監(jiān)測執(zhí)行站自動生成可疑信號的相關(guān)信息，包括該信號的中心頻率、極化方式、調(diào)制方式、中頻帶寬等，自組織完成選站后，構(gòu)造單頻點信號中頻測向任務(wù)請求、然后通過RMTP通信協(xié)議將該任務(wù)下達(dá)給相關(guān)監(jiān)測執(zhí)行站；其它監(jiān)測執(zhí)行站自動識別任務(wù)類型并執(zhí)行，并返回中頻測向結(jié)果；該監(jiān)測執(zhí)行站匯總其它監(jiān)測執(zhí)行站的結(jié)果完成任務(wù)的進(jìn)一步識別，并完成交匯定位，確定非正常信號的經(jīng)緯度坐標(biāo)位置；第二類的步驟為多個執(zhí)行站接收到某一高級任務(wù)，如重大事件無線電安全保證，各個執(zhí)行站協(xié)同、并發(fā)完成所接收到的任務(wù)，自動存儲、上報監(jiān)測結(jié)果。
8.如權(quán)利要求1-7所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中識別非正常信號的步驟為 (1)監(jiān)測執(zhí)行站在給定的頻段進(jìn)行頻段掃描，通過動態(tài)閾值法檢測出該頻段的所有信號，通過與臺站數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測電磁環(huán)境背景庫進(jìn)行比對檢測出異常信號； (2)對捕獲的異常信號進(jìn)一步進(jìn)行中頻測量或中頻測向，提取信號的信號帶寬、信號最大能量、信號均值和信號方差等特征； (3)使用所提取的信號特征，采用改進(jìn)的模糊聚類算法自動識別非正常信號的詳細(xì)類別； (4)自動保存非正常信號數(shù)據(jù)，通過人工標(biāo)定后，采用標(biāo)定的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)特征提取和信號類別識別算法的各種參數(shù)； (5)自動報警；執(zhí)行站首先通過對指定的頻段進(jìn)行頻段掃描，發(fā)現(xiàn)可疑信號頻點，然后對可疑信號頻點進(jìn)行中頻測量獲得信號的詳細(xì)特征，根據(jù)獲得的信號特征識別出可疑信號的具體類別，對于確定的非正常信號啟動信號定位流程，精確定位出信號的方向和經(jīng)緯度坐標(biāo)后采取相應(yīng)的報警或干預(yù)措施。
9.如權(quán)利要求1-8所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中非正常信號的定位需要多個具備測向功能的執(zhí)行站自組織協(xié)同完成，其步驟為 (1)主執(zhí)行站識別出非正常信號后，進(jìn)行中頻測向確定出非正常信號的方向，然后將監(jiān)測頻率、中頻帶寬、檢波方式等參數(shù)構(gòu)造非正常信號測向請求發(fā)送給周邊各個執(zhí)行站； (2)各周邊站返回測向請求響應(yīng)，包括該站的預(yù)計測向時間，經(jīng)緯度，準(zhǔn)確度，海拔高度等指標(biāo)； (3)主執(zhí)行站收到各個執(zhí)行站的響應(yīng)后，選擇滿足時間要求、各執(zhí)行站角度最大的多個站執(zhí)行測向任務(wù)；如果滿足要求的測向執(zhí)行站小于2個，則繼續(xù)發(fā)出測向請求； (4)主執(zhí)行站接收到各個執(zhí)行站的測向數(shù)據(jù)后根據(jù)各個站的測向精度、環(huán)境等綜合確定非正常信號的位置區(qū)域；其中測向數(shù)據(jù)包括測向機(jī)電平、測向質(zhì)量、方位角、俯仰角、羅盤值、站點經(jīng)度、站點緯度。
10.如權(quán)利要求1-9所述的自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)，其中還設(shè)置無線電指揮控制中心，通過指揮控制中心為各個執(zhí)行站下達(dá)各種監(jiān)測任務(wù)，指揮控制中心可以制定高級任務(wù)的流程模板，通過指揮控制中心可以維護(hù)執(zhí)行站數(shù)據(jù)庫、臺站數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)可統(tǒng)一報送指揮控制中心，然后進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)及完成高級監(jiān)測任務(wù)的自組織監(jiān)測方法。自組織無線電監(jiān)測系統(tǒng)包括一系列自主無線電監(jiān)測執(zhí)行站和無線電監(jiān)測傳感器，該系統(tǒng)利用通信信息的維護(hù)流程管理、更新和同步各執(zhí)行站的服務(wù)能力和實時狀態(tài)信息，各執(zhí)行站具有監(jiān)測任務(wù)和監(jiān)測信息的自動識別和處理能力；執(zhí)行站根據(jù)接收到的監(jiān)測任務(wù)指令，通過監(jiān)測任務(wù)的識別自動進(jìn)行全天候自主監(jiān)測，對于高級監(jiān)測任務(wù)，根據(jù)通信信息的維護(hù)流程管理，執(zhí)行站自動對高級任務(wù)進(jìn)行分解，自動制定任務(wù)執(zhí)行流程、自組織相關(guān)執(zhí)行站協(xié)同完成高級監(jiān)測任務(wù)，同時對任務(wù)結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果自動采取相應(yīng)措施。
文檔編號G05B19/418GK103019172SQ20121043809
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者裴崢, 徐揚, 賈年, 康凱寧, 陳濤, 高志升, 馬方立, 伊良忠, 劉志才 申請人:西華大學(xué), 四川省無線電監(jiān)測站, 西南交通大學(xué)