电磁频谱监测系统设计及算法研究

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基于无线传感器网络电磁频谱监测系统的数据融合算法性能分析

基于无线传感器网络电磁频谱监测系统的数据融合算法性能分
析
无线传感器网络作为“新一代宽带无线移动通信网络”的有机补充和末梢网络，是近年来在无线自组织网络技术的基础上提出的一种新型分布式信息获取系统。

通过将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点，以人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定监控区域，构成的“智能”自治监控网络系统，以达到协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息的目的。

但由于传感器节点的电池能量、处理能力、存储容量以及通信带宽等资源十分有限，而传感器网络技术的一个特点就是要快速处理大量的采集数据，因此，面对大量的信号数据和大量的数据处理任务，必须对传感器网络采集到的数据进行融合处理。

论文首先对无线传感器网络电磁频谱监测系统及节点设计方案进行了介绍，然后对无线传感器网络中关键技术之一的数据融合技术进行了分析和研究，在此基础上针对无线传感器网络电磁频谱监测系统中的不同应用，提出了不同数据融合方案与算法，包括LZW数据无损压缩算法，检测融合算法，定位融合算法及频谱显示融合算法等，并在方案设计过程中将节点的硬件平台特点予以考虑。

最后，对提出的数据融合算法进行了仿真和分析，仿真结果显示数据融合算法对提高无线传感器网络能量利用率及数据精确度有良好的
性能，因而在实际应用中具有一定的实用价值。

基于电磁参数测量的无线电频谱监测技术研究

基于电磁参数测量的无线电频谱监测技术研究无线电频谱监测技术是基于电磁参数测量的一种重要的无线通信技术。

它通过对电磁波在空间中传播过程中的参数进行测量和分析，来实现对无线电频谱的监测和管理。

本文将对基于电磁参数测量的无线电频谱监测技术进行研究和分析。

首先，我们需要了解什么是电磁参数测量。

电磁参数测量是指通过测量电磁波的电压、电流、功率、频率、幅度等参数，从而获得有关电磁波特性的信息。

在无线电频谱监测技术中，电磁参数测量的主要目的是获取无线电频谱的占用情况和干扰源的位置和特征等信息。

基于电磁参数测量的无线电频谱监测技术主要包括三个方面的内容：系统架构、测量方法和数据处理。

首先，系统架构是指通过无线电频谱监测设备来实现对电磁参数的测量和分析。

这些设备通常包括接收天线、前端接收器、信号处理单元和数据处理单元等组件。

接收天线用于接收电磁波，并将其传送到前端接收器进行放大和滤波。

信号处理单元负责对接收到的信号进行频率、幅度等参数的测量和分析。

数据处理单元用于对测量结果进行整理和分析。

其次，测量方法是指通过不同的技术手段来实现对电磁参数的测量。

常见的测量方法包括功率测量、频率测量和幅度测量等。

功率测量是指通过测量电磁波的功率来判断频谱的占用情况和干扰源的强度。

频率测量是指通过测量电磁波的频率来识别不同信号源的频谱特征。

幅度测量是指通过测量电磁波的幅度变化来判断信号源的位置和移动情况。

这些测量方法可以根据实际需求进行组合和应用。

最后，数据处理是指对测量结果进行整理和分析。

数据处理的主要任务是对测量结果进行数据清洗、数据压缩和数据可视化等处理。

数据清洗是指对测量结果进行噪声去除和异常值处理。

数据压缩是指对测量结果进行压缩和提取有用信息。

数据可视化是指将测量结果以图形、表格等形式进行展现，以便用户进行分析和决策。

基于电磁参数测量的无线电频谱监测技术在无线通信和电子设备领域具有重要的应用价值。

它可以用于无线电频谱管理、无线电干扰监测、无线电资源优化等方面。

电磁波的频谱分析方法研究

电磁波的频谱分析方法研究电磁波是一种由电场和磁场交替变化而波动传播的能量形式。

在我们日常生活中，电磁波无处不在，从微弱的无线电信号到强烈的太阳辐射，都是电磁波的不同形式。

为了更好地了解和利用电磁波，我们需要对其频谱进行深入的研究和分析。

频谱分析是通过将复杂的信号分解成一系列频率成分的过程。

在电磁学领域，频谱分析方法被广泛应用于研究不同波段的电磁波信号。

下面将介绍几种常见的频谱分析方法及其应用。

首先，傅里叶变换是一种被广泛使用的频谱分析方法。

傅里叶变换可以将时域信号转变为频域信号，将信号在不同频率上的成分展现出来。

利用傅里叶变换，我们可以分析电磁波信号的频率、幅度和相位等特征。

例如，在通信领域，傅里叶变换可以用于解调和分析无线电信号，帮助我们提取有用的信息。

其次，小波变换是一种在时-频域上分析信号的方法。

与傅里叶变换不同，小波变换可以提供更加精确的时间和频率信息。

小波变换将信号分解为不同尺度和频率的小波基函数，使得我们可以同时观察信号的时域和频域特征。

在雷达和无线通信等领域，小波变换被广泛应用于信号检测和故障诊断等任务。

此外，功率谱密度分析是一种用于研究信号能量分布的方法。

功率谱密度描述了信号在不同频率上的能量分布情况，可以帮助我们了解信号的频率特征和能量分布状况。

通过功率谱密度分析，我们可以判断信号的稳定性和周期性，并对电磁干扰问题进行定位和解决。

除了以上提到的方法，频谱分析还可以结合现代计算机技术进行更加精确和高效的处理。

快速傅里叶变换（FFT）算法是一种常用的计算傅里叶变换的方法，可以大大提高计算效率。

另外，自适应信号处理技术和机器学习方法也可以应用于频谱分析，帮助我们从复杂的电磁波信号中提取有用的信息。

最后，频谱分析方法的研究还可以拓展到更广泛的领域。

例如，如何应对电磁波辐射对人体健康的影响是一个备受关注的问题。

通过频谱分析，我们可以研究不同频段的电磁辐射对人体产生的影响，并采取相应的防护措施。

虚实结合的电磁频谱监测训练系统设计

展训练，以较低成本提高了装备操作训练的真实感、高效性，为装备教学提供了一种有效的手段。
关键词：电磁频谱；虚拟仿真；装备操作训练；监测
中图分类号：TN971
文献标识码：A
DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2020.03.024
文章编号：1674-6236（2020）03-0106-05
行操作从而掌握设备的操作使用方法，从而达到在
同方等公司的产品，院校和训练机构配发周期长、难
实物上进行训练的效果 [1-6]。但是，模拟软件训练缺
度大，导致实际教学中单一种类训练设备有限，难以
乏实际设备和环境的真实感受。而半实物仿真模拟
开展多组训练，影响训练效果。因此，需要一种现代
训练通过模拟实装的外形结构与操作面板功能特
频谱扫描、放大、显示。
练系统。
训练控制单元。该单元是系统的控制中心，实
天线单元。作为系统的前端设备，主要实现真
实环境下超短波、微波电磁信号的有效接收。
为了解决真实环境下电磁信号的接收与监测控制训
频谱扫描接收单元。根据训练控制单元的指令
练问题，同时降低训练成本，我们提出采取虚拟与现
工作，主要对真实电磁信号进行分析处理，实现电磁
实相结合的方式构建小型网络化的电磁频谱监测训
训练系统实现方法，并完成了系统设计。采用全数字中频接收机工作原理设计了频谱扫描接收单
元，实现了真实环境电磁信号的有效接收；采用 HFSS 仿真优化设计了两种监测天线，可以满足超
短波和微波常用频段的电磁信号接收；针对数据采集效率问题，提出多线程并行处理有效提高扫
描速率的方法；采用虚拟仿真实现电磁信号测向训练功能。系统以真实环境电磁信号为监测对象开
proposed to improve the scanning rate effectively. And the training of electromagnetic signal direction-

电磁频谱监测

电磁频谱监测自组织通信单元需求分析与设计---李玉林、林键、曾梦君、朱亚坤一、系统分析自组织通信单元是分布式电磁频谱系统侦查的重要组成部分。

在分布式电磁频谱的侦查系统中，多个传感器节点组成无线传感器网络，对电磁频谱区域侦查，侦查的结果以无线传输到无人机。

自组织通信单元需要具备以下功能：(1)动态的分群和sink选举，(2)路由，即建立群首和群首和sink节点之间的路径；(3)媒体接入控制，在多个节点接入信道时以分布式的方式避免冲突；(4)业务信息(指令下达和数据回传)的传输，即将用用户通过地址空间单元向传感器节点下达的采集指令发送到每个传感器节点，将传感器节点采集的数据发送到sink,这些业务均要求可靠的传输；(5)低能耗的无线通信能力。

经分析，整个二、问题分析整个系统主要可以分为如下几个方面，过频通信、突发通信、可靠广播、均衡分群、基于能量的动态本地sink选举。

当然，在这五个方面，目前都有很多相应的算法设计实现，但是，相应的算法都存在一些问题。

比如，对于基于能量的动态本地sink选举，已有的解决办法是PEGASIS算法，所有的节点根据id号轮流作为sink。

然而在实际工作中，sink节点的能耗仅取决于其工作期内实际的数据流量，特别是在随机数据传输的情况下，基于id号的sink选举方法理论十分简单，但是在实际中存在较多问题。

例如，节点随即失效、网络分割等将导致某轮没有sink，从而极大的影响网络性能。

当然，其他的情况的设计方案也都存在或多或少的不足。

在此基础上，我们给出自己的一些想法，当然，不足之处还是很多的。

三、算法设计(1)、总体方案总体方案如图所示，整个系统分成n个群，每个群选择一个群首，另外还定一个sink节点。

群内节点交消息传给群首，群首节点交给sink节点，sink节点再与无人机进行通信。

图一系统总体方案(2)、均衡分群在布好节点后，初始时每个节点想周围相邻节点广播自己的信息，通过不断的广播，最后，每个节点都有所有的网络的拓扑信息。

基于无线电定位技术的全频段电磁频谱监测系统

基于无线电定位技术的全频段电磁频谱监测系统摘要：由于进行全频段电磁频谱监测的过程中，没有对原始电磁频谱信号去噪、归一化预处理，导致系统虚警率较高，为此设计基于无线电定位技术的全频段电磁频谱监测系统。

系统硬件方面对监测器进行了选型与设计；软件方面，对原始电磁频谱信号去噪、归一化预处理，根据预处理结果，提取全频段电磁频谱变化特征，利用无线电定位技术对异常频带定位，以此实现全频段电磁频谱监测。

经实验证明，设计系统虚警率低于传统系统，具有良好的可行性。

关键词：无线电定位技术；全频段；电磁频谱；监测系统；监测器；中图分类号:TN98文献标识码:A0引言近几年，无线通信技术飞速发展，无线电通信业数量与日倍增，在有限的无线电频段资源下，随着通信数量的增加，使得频谱资源越发拥挤，频段通信环境越发恶劣，受到某些因素的干扰，频段内噪声较高，会直接影响到无线通信质量，因此要采取有效的手段和技术，对频段电磁频谱进行实时监测，开展对用频设备的辐射信号采集、统计分析、异常信号识别以及定位等一系列监测工作，及时发现异常现象，对其采取有效的措施，保障频段无线通信质量和安全。

由于无线电通信设备种类和数量较多，并且电磁环境比较复杂，导致全频段电磁频谱监测具有较高的难度。

此外，国内对于全频段电磁频谱监测系统研发与设计起步比较晚，相关的系统研发技术还不够成熟，现有的系统在实际应用中虚警率较高，经常出现虚假报警，已经无法满足实际需求，为此提出基于无线电定位技术的全频段电磁频谱监测系统。

1全频段电磁频谱监测系统硬件设计系统硬件主要为监测设备，其功能是通过对频段扫描获取到电磁频谱信号。

监测设备主要由天线、侧向天线阵、主机、电缆、GPS、三脚架、功分器以及笔记本电脑组成，下图为系统硬件拓扑图。

图1系统硬件拓扑图如图1所示，根据系统电磁频谱信号采集功能需求，此次选择型号为HFIAG-4646监测器，根据实际情况对监测器进行安装，并按照说明书对监测器各个技术参数进行校准[1]。

基于信号统计特性的频谱检测算法研究的开题报告

基于信号统计特性的频谱检测算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着通信技术的不断发展和普及，无线电频谱资源越来越紧缺。

而频谱监测技术是通过对频谱进行监测和分析，以实现频谱管理、频谱分配以及干扰处理等目的的重要手段。

频谱监测技术的发展需要先进的频谱检测算法作为支撑，因此，提高频谱检测算法的准确性、灵敏性和鲁棒性是一个重要的研究方向。

传统的频谱检测算法主要基于能量特性进行检测，但是，随着通信技术的不断更新换代，信号的特性越来越复杂，这种基于能量特性的检测方法已经无法满足对复杂信号的频谱检测需求。

因此，基于信号统计特性的频谱检测算法成为了当前的研究热点。

这种算法可以通过对信号的统计特性（如高斯分布、稀疏性等）进行建模，从而实现对复杂信号的准确检测。

二、研究目标和内容本论文旨在设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并探究其在实际应用中的适用性和有效性。

具体的研究内容包括：1. 介绍频谱监测技术的基本原理和应用背景；2. 综述目前频谱检测算法的研究现状和存在问题；3. 设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并对其进行模拟分析；4. 对该算法通过实验进行验证，并与其他算法进行对比评估；5. 对该算法在实际应用中的可行性和有效性进行评价。

三、研究方法和技术路线本论文的研究方法主要包括理论分析和实验验证。

其中，理论分析主要采用概率统计、信号处理等理论方法，设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并通过计算机模拟进行结果分析和优化。

实验验证阶段主要通过设备实验和仿真实验两种方法进行。

具体的技术路线如下：1. 研究频谱监测技术的基本原理和应用背景；2. 综述目前频谱检测算法的研究现状和存在问题；3. 确定研究对象和实验流程；4. 收集和处理无线电频谱数据；5. 根据信号统计特性设计频谱检测算法，并进行计算机模拟实验；6. 设备实验和仿真实验验证算法的有效性和可行性；7. 分析实验结果，总结结论。

四、论文预期成果本论文预期达到以下成果：1. 设计一种基于信号统计特性的频谱检测算法，并分析其准确性、灵敏性和鲁棒性；2. 对该算法在实验中的表现进行验证，并与其他算法进行比较；3. 探究信号统计特性在频谱检测中的应用价值；4. 提出改进算法的建议和要点，为进一步提高频谱检测算法的准确性和实用性提供参考。

分布式电磁频谱自动监测系统研制

为了解决以上问题，在利用现有的多台频谱分析仪、多套天线的基础上，建立一套分布式的电磁频谱自动监测系统，实现对多个区域的电磁频谱信号的连续监测，这对于提升试验保障能力，具有十分重要意义。
１系统硬件级连方案设计
１１系统设计原则建立分布式的电磁频谱自动监测系统，需要利用多台频谱
关键词：多个区域；分布式电磁监测系统；电磁频谱；背景噪声；频段占用度
犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋狅犳犇犻狊狋狉犻犫狌狋犲犱犃狌狋狅犿犪狋犻犮犕狅狀犻狋狅狉犻狀犵犛狔狊狋犲犿犳狅狉犈犾犲犮狋狉狅犿犪犵狀犲狋犻狊犿犛狆犲犮狋狉狌犿
ＬｉｕＨｏｎｇｆｅｉ１，ＺｈａｎｇＷｅｉｊｕｎ２，ＳｕｎＧｕａｎｌｕｎ２，ＹｅＷｅｉｙｏｎｇ２，ＷａｎｇＪｉａｎ２
· ８ ·
计算机测量与控制．２０１６．２４（１１）犆犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾
测试与故障诊断
文章编号：１６７１４５９８（２０１６）１１０００８０３ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１６．１１．００３中图分类号：ＴＰ３１９文献标识码：Ａ
分析仪器和相应的硬件，需要考虑以下几条原则：１）系统需
收稿日期：２０１６０５１１；修回日期：２０１６０７０５。作者简介：刘红飞（１９７３），女，湖南邵阳人，主要从事教学与科研管理方向的研究。
要兼容多种通信接口。由于频谱分析仪的型号不一，老型号仪器的通信接口只有ＧＰＩＢ，新型号仪器还配备了ＬＡＮ，建立的系统需要兼容ＧＰＩＢ和ＬＡＮ两种接口；２）系统需要对多台仪器进行集中控制。为了方便对多台设备进行控制，系统需要与多台设备进行通信，并根据用户的需要对多台设备进行控制；３）系统需要获取多台设备的测量数据，需要具备较高的数据传输速率。系统需要将多台仪器设备采集的数据，传到主控计算机进行显示，整个系统的数据传输率要求较高；４）系统需要满足电磁频谱监测多种功能的要求。系统需要具备以下功能：①实时显示和保存捕获的频谱数据；②事后回放和分析保存的数据；③实时显示背景噪声、频段占用度等数据；④截取当前频谱图画面。１２系统连接方案设计

【CN109818694A】一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统及方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910156590.X(22)申请日 2019.03.01(71)申请人成都中星世通电子科技有限公司地址 610041 四川省成都市高新区西部园区百草路81号(72)发明人伍复哲　胡刚　沈强　张灵珠　凌洪　刘力辉　吴昀海　(74)专利代理机构成都华风专利事务所(普通合伙) 51223代理人徐丰　张巨箭(51)Int.Cl.H04B 17/382(2015.01)H04W 24/04(2009.01)H04W 84/18(2009.01)(54)发明名称一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统及方法，它包括多个用于对监测区域的电磁频谱进行监测的监测节点以及与所述监测节点进行数据交互的控制中心；多个监测节点自组成多跳网络与所述控制中心进行数据交互。

通过采用低成本无线自组网传输，实现监测数据向上级控制中心的传输，解决了对传统监测设备对基础设施依耐性较大的问题；能够有效掌握监测区域的电磁频谱环境，监测系统能够对出现的异常信号进行实时告警，快速定位发生区域，缩小排查范围，给监管人员的日常监测带来了便利。

权利要求书2页说明书5页附图2页CN 109818694 A 2019.05.28C N 109818694A权　利　要　求　书1/2页CN 109818694 A1.一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统，其特征在于：它包括多个用于对监测区域的电磁频谱进行监测的监测节点以及与所述监测节点进行数据交互的控制中心；多个监测节点自组成多跳网络与所述控制中心进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统，其特征在于：所述的监测节点安装有集成为一体的监测设备，所述的监测设备内集成有接收天线、接收通道、采集处理模块、自组网模块和通信天线；所述接收天线用于对空间电磁波信号的接收并将电磁波信号转化成所述接收通道可以处理的射频信号；所述接收通道用于对接收到的射频信号进行频率变换，将高频信号转化为中频信号；所述采集处理模块用于实现对所述接收通道转化得到的中频信号的采集，并进行分析处理；所述自组网模块用于将所述采集处理模块传输的信息通过无线自组网络向外发送，以及将所述通信天线接收到外界通过无线自组网传输的信息到所述采集处理模块，完成内外信息的传输交互；所述通信天线用于接收外界通过无线自组网传输的信息并发送到所述自组网模块。

无线电频谱监测技术研究

无线电频谱监测技术研究第一章：引言随着信息技术的不断发展，各种无线设备越来越广泛地应用在社会生活中，电磁波也变得越来越重要。

然而，频谱资源是有限的，频谱管理变得越来越重要。

频谱监测技术是如何实现频谱资源的合理使用和管理的重要手段之一。

本文将分析无线电频谱监测技术的研究现状和发展趋势，并介绍主要的频谱监测技术。

第二章：无线电频谱监测技术的概念无线电频谱监测技术是一种通过监测空间中的无线电波信号，对该区域内频谱资源的利用情况进行定量评估和管理的技术。

其实现过程一般包括无线电信号的采集、处理和展示三个步骤。

在这些过程中，需要使用一定的技术手段和设备。

其中，频谱监测中最主要的技术手段为频谱分析技术。

第三章：无线电频谱监测技术的设备和技术手段频谱监测技术的实现需要使用特定的设备和技术手段。

最常用的频谱监测设备是频谱分析仪，它可以用于实时监测、“离线” 分析和回放数据。

目前，市面上的频谱分析仪可以按收集的信号频率、动态范围、功率分辨率、灵敏度、频谱带宽和采样率将其分类。

除了频谱分析仪外，还有另外一类设备，即网关控制台，其功能是对频谱分析仪进行远程控制和管理。

在技术处理方面，主要是采样、着色和处理技术。

采样技术是指将信号数字化，最大程度地减少信号信息的损失。

着色技术是指对不同的信号进行不同的颜色分配，方便观察。

而处理技术主要是对数字化后的信号进行各种算法处理，如峰值搜索和幅度阈值检测等。

第四章：频谱监测技术的应用频谱监测技术的应用广泛，主要可分为国防领域和民用领域。

在国防领域，频谱监测技术被广泛应用在无线电情报、电子对抗、军事通信等方面，以确保国家安全。

在民用领域，频谱监测技术被广泛应用于管制无线电噪声和对共享频段的监控。

它也可用于网络安全检测、优化频率规划、提高广播信号质量和无线电卫星通信。

第五章：频谱监测技术的研究现状当前，随着5G、人工智能、物联网等新技术的发展，频谱监测技术已经成为了重要的研究方向之一。

电磁频谱监测系统设计

Ｄ电源变换模块获得模拟± Ｃ５Ｖ
×２
羞ｍ
Ｖ的电压输人电路板。其中＋５Ｖ电压可通过ＴＳ５３芯片变换为＋．Ｖ给ＤＰ的ＩＯ供电，Ｐ７９３３３Ｓ／
立的１８ｉ数据总线。每条可连接３２Ｍｂｔ２ｔｂ宽个ｉ内
图１中的监测设备有３ＥＮ监测天线，包括短波Ｊ天线ｆ．～０ＭＨ）０１３ｚ、超短波天线（０８０ＭＨ）３～０ｚ
和微波天线（．～Ｈｚ。系统中的监测接收机Ｏ８３Ｇ）
波模块的带宽有２ｚ０Ｈ、２Ｈｚ种。０ＭＨ、２０ｋｚ５ｋ三
该接收机的增益为０６Ｂ，有ＡＣ和ＤＣ两种～０ｄＧＧ增益控制模式。
信号处理机用于根据上位机的控制命令控制
天线和接收机对信号的采样，并通过电路和ＤＰＳ
的频率覆盖范围为Ｏ１３０ｚ．～００ＭＨ，输出为７ｚＯＭＨ中频。接收机分为两个模块，即短波模块（．～０１３ｚ０ＭＨ）和超短波微波模块（０３０ｚ。短３ — ００ＭＨ）波模块的带宽有２０ｋｚ５ｋｚ０Ｈ、２Ｈ两种，超短波微
连接关系图。
２１ＤＳ设计．Ｐ
本系统选用了两片ＡＳ — ｉｅＳａ１１（ＤＰＴｇｒｈｒ０简ｃ
称Ｔ１１Ｓ０）系列ＤＰ片，完成主要信号处理算Ｓ芯

基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究

基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究2身份证号：21012219811217****摘要：电磁频谱监测是指利用监测设备测量和分析机载电磁信号的频谱特征，以控制空间的电磁状况，探测电磁干扰并确定干扰来源。

随着无线电设备的迅速增加，信号系统和调制方式的复杂性给电磁频谱监测带来了巨大挑战。

本文主要研究基于实时频谱分析技术的电磁频谱监测技术。

首先描述了跳频、爆震和LFM信号的特点。

随后分析了实时频谱分析技术下的几个重要电磁频谱监测工具。

最后，利用两个信号来源和一个实时频谱分析仪建立了复杂的电磁环境和频谱监测系统，从而验证了其效用。

关键词：实时频谱分析；频谱监测；扩频信号；同频干扰前言随着无线电通信技术的迅速发展，无线电在社会生产和生活的各个领域得到广泛应用，大大促进了经济发展。

作为一种有限的国家战略和经济资源，有效、高效地监测电磁频谱以满足各部门对电磁频谱日益增长的需求，已成为中国无线电管理的一个重要问题。

在今后的战场上，电磁空间对抗将极为激烈，战场的电磁形势将变得越来越复杂。

传统的电磁频谱监测技术和方法长期以来未能满足对频率和变异性日益增长的需求。

此外，监测设备收集的监测数据格式被关闭，因此无法对数据的二次开发和提取进行有效分析。

这在某种程度上影响了监测数据在我国军队作战频率中的支持作用。

一、电磁频谱监测概述1.概念分析无线电资源也称为电磁频谱资源，是人类共有的有限自然资源。

无线电资源是国家的战略资源和稀有经济发展资源，与国家经济和社会的可持续发展相联系，是社会生存的根本基础，因此也是稀有资源。

目前，无线电频谱涵盖所有频带，信号频谱越来越密集，信号形式越来越多样化，电磁环境越来越复杂。

在这样复杂的电磁环境中，如何解决电磁频谱资源的相对短缺问题，切实有效地发展无线电频谱资源的利用，维持无线电波的秩序，充分利用和保护无线电频谱资源，保护电磁环境。

电磁频谱监测是管理和保护无线电频谱资源的重要手段。

通过有效的监测和管理，以最佳和有效的方式利用有限的无线电频谱资源，以便有序和清洁地利用无线电频谱资源。

频谱监测系统电磁态势感知模块设计

CLC number:TN97
Document code: A
Article ID：1003-0107(2020)01-0062-04
0 引言
无论在民用还是军事领域，当前都面临着复杂电磁环境带来的挑战，掌握电磁环境状况是频管人员、作战指挥人员的迫切需求，通过电磁态势获取电磁环境信息成为一个重要的手段。电磁态势是电磁能量在空间、时间、频率、场强四个维度的状态，电磁态势应能为使用者提供丰富且便于理解的信息表现形式，帮助其理解、规划、掌控电磁环境[1]。
作者简介院王瑞霞(1986-)，女，硕士研究生，工程师，主要研究方向为电子测量仪器与测试技术、频谱监测。
62
电子质量 2020 年第 01 期(总第 394 期)
势[4]，也是电磁态势感知的一个研究方向。本文即从上述角度出发，设计了一个电磁态势感知软件模块。该模块基于分布式频谱监测系统，通过采集分布在不同地理位置的监测节点的监测数据，计算区域内单一频点或频段的场强分布情况，并结合地理信息系统，实现场强分布态势的可视化。
电磁态势的含义非常广泛。在内容上，电磁态势应包括辐射源目标态势、装备用频状态、电磁环境信息，以及对这些信息的分析和理解；在数据上，电磁态势应能
为电子对抗、频谱管控、航路规划等指控功能提供准确的数据支撑；在形式上，电磁态势应能为指挥员提供丰富且便于理解的信息表现形式，使其更好地认清和理解战场电磁环境[2]。
1 电磁态势感知模块设计原理
分布式频谱监测系统，是在 C/S 架构下由一个中心节点和若干分布于远端的无线电频谱监测节点组成。中心节点对远端的监测节点进行控制，可实时同步向多个节点下发监测请求，各个节点实时返回监测数据，由中心节点进行分析显示。

基于电磁场的无线监测系统设计研究进展

基于电磁场的无线监测系统设计研究进展在当今科技迅速发展的时代，电磁场的应用日益广泛，基于电磁场的无线监测系统在众多领域发挥着至关重要的作用。

从工业生产中的设备状态监测到环境监测，从医疗领域的生理参数检测到智能交通系统，无线监测系统凭借其非接触、实时性和灵活性等优势，为我们的生活和工作带来了极大的便利和安全保障。

无线监测系统的核心在于对电磁场的精确感知和有效利用。

电磁场作为一种无形的物理现象，其传播特性和与物质的相互作用为监测提供了丰富的信息。

通过巧妙设计传感器和信号处理算法，我们能够从复杂的电磁环境中提取出有价值的监测数据。

在传感器设计方面，研究人员不断探索新的材料和结构，以提高传感器的灵敏度和响应速度。

例如，基于纳米技术的传感器能够实现对微小电磁场变化的高精度检测。

此外，多传感器融合技术的应用也成为一个重要的发展方向。

通过将不同类型的传感器组合在一起，如电场传感器和磁场传感器，能够获取更全面和准确的电磁场信息。

信号处理算法在无线监测系统中同样起着关键作用。

由于电磁场信号往往受到噪声和干扰的影响，如何有效地去除噪声、提取特征并准确识别监测对象的状态成为研究的重点。

先进的滤波算法、频谱分析方法以及机器学习算法被广泛应用于信号处理中。

机器学习算法，特别是深度学习算法，能够自动从大量的数据中学习到特征和模式，从而提高监测系统的准确性和智能化水平。

在通信技术方面，低功耗、远距离的无线传输技术是实现高效无线监测的重要保障。

蓝牙、Zigbee、LoRa 等无线通信协议不断发展和完善，为监测数据的可靠传输提供了支持。

同时，为了满足大规模监测网络的需求，自组织网络和多跳通信技术也在不断研究和应用中。

系统的能源供应也是一个需要解决的关键问题。

为了保证监测系统的长期稳定运行，低功耗设计至关重要。

除了采用低功耗的传感器和通信模块外，能量收集技术也逐渐受到关注。

例如，通过收集环境中的电磁能量或者利用太阳能为监测系统供电，减少对传统电池的依赖，提高系统的可持续性。

高校课题申报：面向“金课”的《电磁频谱监测系统及运用》首次任职课程建设研究

面向“金课”的《电磁频谱监测系统及运用》首次任职课程建设研究学科分类：高等教育课题类别：重点课题关键词：金课电磁频谱监测预期研究成果：研究报告课题设计论证1、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值。

问题的提出：《电磁频谱监测系统及运用》是面向电磁频谱技术与管理专业首次任职学员的专业必修课，目前已被列入省级一流本科课程扶持建设。

但对标国家金课“两性一度”和军队“实战化”要求，本课程存在较大差距：教学内容设计不甚合理，部分教学内容深度不够、装备原理与实践结合不紧密；部分实践项目与部队岗位贴得不紧；教学装备训练主要依赖实装，有效的模拟教学条件缺乏；教学方法手段有待改进。

为有效满足学员第一岗位任职的教学需求，需要对标国家“金课”和军队“实战化”课程建设的标准，贯彻“学员中心”的教学理念，对课程进行整体设计的研究和建设，力争将本课程打造成技术理论成熟、军事指挥特色鲜明、理论与实践运用紧密结合、指挥与技术高度融合，体现国家级“金课”要求。

课题界定：本课程主要面向电磁频谱技术与管理专业首次任职学员开设。

学员前三年完成相关专业基础课程，绝大部分学员具有扎实的电子、通信专业基础，但缺乏对首次任职专业（电磁频谱技术与管理是学员的首次任职专业，前三年学员学的是电子科学与技术专业）的深入理解。

通过课程学习，使学员能够熟悉电磁频谱监测系统的组成、功能以及工作原理，熟练操作典型的电磁频谱监测装备，创造性地运用该系统完成大多数电磁频谱监测任务，从而胜任电磁频谱监测分队连排职以及技术岗位工作。

因此，该课程虽面向学员的首次任职，但依然属于高等教育的综合研究范畴。

国内外研究现状述评:2018年，教育部印发的《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》中首次使用了“金课”的概念。

国内大部分高校已进行了“金课”建设的探索与实践：郑州大学李萍萍从课程目标、教学资源、教学内容等方面给出了“金课”的建设性意见；湖北工程学院许中华提炼了“金课”建设的标准和方法；玉林师范学院谢清理针对“金课”建设动力不足等问题，提出了强化建设保障能力、激发成人教员内生动力和转变学员参与的学习意识等措施；德州学院王彦敏从课堂精心设计来强化“金课”建设，强调“以学生为中心”“以学生学习成果为导向”的现代教育理念要贯穿于教学始终；江南大学成小英从教学内容、教学方式和教学评价三个方面，探讨了线上线下混合式“金课”建设的具体策略；天津美术学院哈伊莎从课程理念、管理组织机制、校企合作、校本课程开发及课程环境营造五个方面，提出打造“金课”的路径；江苏理工学院蔡秋茹进行了应用型本科“金课”教学探索，介绍了教学模式的应用，阐述了教学流程的实施。

基于改进遗传算法的频谱监测系统规划研究

基于改进遗传算法的频谱监测系统规划研究任淑婷;刘海波;张竞文【摘要】为解决现有电磁频谱监测网络规划技术中的计算准确度不高、规划过程复杂的问题,研究一种基于改进遗传算法的电磁频谱监测系统规划布局算法,包括监测站监测覆盖范围计算和站点布局规划两部分.计算监测站监测覆盖范围时采用移动信号源发射和固定监测站接收的方法,并自适应设置移动信号源密度;站点布局规划采用六边形规划取代随机初始化,以覆盖率作为适应度函数进行遗传优化操作,并限定监测站点位置变异方向.该算法收敛速度快、效率高,结果符合实际情况和应用需求,且规划效率高,提高了规划结果的准确性和实效性.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)012【总页数】8页(P2897-2904)【关键词】电磁频谱监测系统;覆盖范围;规划;改进遗传算法【作者】任淑婷;刘海波;张竞文【作者单位】中国人民解放军91469部队,北京 100841;哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨 150086;中南大学物理与电子学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TN920 引言电磁频谱监测在频率的规划和指配、无线电台站设置和电磁环境测试、无线电干扰查处等方面具有重要作用。

电磁频谱监测系统是由多个固定无线电监测站按照一定的布局组成的网络，覆盖范围由每个监测站的覆盖能力和站站之间的交叉覆盖范围共同决定。

固定监测站的监测覆盖范围是决定电磁频谱监测系统建设规模和监测效果的关键因素[1-2]。

建设伊始，对固定监测站进行合理规划布局，找到监测站在地理上的最优分布，是决定监测系统监测效果的关键步骤。

高质量的监测站部署方案能够提升电磁环境的全域、精细化感知能力，是准确获得电磁态势信息的重要基础[3-6]。

1 电磁频谱监测系统规划方法介绍监测任务及其性质的不同，是监测网络优化的源动力。

依据监测任务，确定监测站在空间上的最优分布，调整监测站的密度，去除冗余站点，并对固定站难以覆盖的盲区利用移动站进行补充，从而实现无线电监测网络优化的目的。

虚实结合的电磁频谱监测训练系统设计

虚实结合的电磁频谱监测训练系统设计摘要：本文首先针对电磁频谱监测训练系统提出了总体设计构思，而后分别从真实信号频谱监测，虚拟仿真设计两个方面，具体提出了虚实结合的电磁频谱监测训练系统设计方法，意在通过该系统设计，降低成本的同时，提高装备操作训练真实感，从而提高训练高效性，强化装备教学有效性。

关键词：虚实结合；电磁频谱；监测训练系统；设计方法引言：目前，电磁频谱监测保障人员的训练多以实装训练为主，此种方式虽然有效，但由于受到装备价格贵、种类多、数量少、人员多、时间少等影响，致使实际教学训练模式非常有限，取得的效果也并不理想。

而有一些院校、机构的训练，则主要以虚拟训练为主，其优势就是成本低、效率高，但很难获得实际设备和环境的真实感受。

因此，为了更好的适应真实电磁环境，解决真实环境下电磁信号的接收与监测控制训练问题，与此同时，还要控制训练成本，应当积极探索并构建虚拟结合现实的电磁频谱监测训练系统，提高训练成效。

一、电磁频谱监测训练系统总体设计构思（一）设计要求首先，要保证操作真实性，在电磁频谱监测训练系统中，应当满足可以接收、监测到真实电磁信号，同时，当中各个部件的性能指标要能够测试到，比如监测接收机、天线等，与实体系统相比，要确保各项功能操作真实感，只有这样，才可以满足教学训练需求。

其次，设计的系统模型要尽量逼真，这就需要在外形、尺寸、线缆、面板接口、天线等部分，做到1：1的模拟，从而有效提高受训者的真实装备训练感受，提高训练效果。

再次，在设计该系统时，应当做到训练高效性，只有保证训练效果，才可以使得实际装备操作模式发挥作用，在多方面开展不同科目的训练，比如开机检查、电磁信号监测与控制、典型性能指标测试、电磁信号测向等，有效提高训练效果，使得受训者可以更好的了解并掌握电磁频谱监测系统具体操作技能。

最后，该系统的设计，要具备较强的维护扩展性，主要指的就是后续实施系统管理和维护具有较强的便利性，为二次开发打好基础[1]。