电磁频谱监测
频谱监测实验原理
频谱监测实验原理
频谱监测是指对电磁波的频谱进行实时监测和分析的方法。
频谱监测实验基于以下原理:
1. 首先,通过天线将电磁波信号转化为电信号。
2. 然后,电信号经过信号调理模块进行放大、滤波、混频等处理,使信号能够被后续的数字处理器处理。
3. 数字处理器将电信号转换为数字信号,然后对信号进行采样和量化。
4. 采样后的数字信号经过快速傅里叶变换(FFT)等算法,将时域信号转换为频域信号。
这样就可以得到信号在不同频率上的功率分布。
5. 最后,通过显示器等设备将频谱信息可视化显示出来,供用户分析和判断。
频谱监测实验原理的关键是将电磁波信号转换为数字信号,并对其进行处理和分析。
通过这种方式,可以实时监测和分析电磁波信号的频谱特征,包括频率、幅度、相位等信息。
这在无线通信、电波干扰监测、无线电频率规划等领域起着重要的作用。
名词解释频谱监测
名词解释频谱监测
频谱监测是指对特定频率范围内的电磁波进行实时监测和分析,以确定频率的使用与分布情况。
在无线通信、电视广播、航空导航、雷达等领域,频谱是有限的资源,需要合理规划和分配给不同的通信系统。
频谱监测主要用于以下几个方面:
1.频谱规划:通过监测不同频段内电磁波的强度和占用情况,能够了解当前频谱资源的利用情况,确定合理的频谱规划方案。
这有助于避免频谱的重叠与冲突,提高频谱的利用效率。
2.频谱管理:频谱监测可以帮助相关机构对频谱进行有效的管理和监管。
通过监测违规占用和干扰行为,可以及时采取措施进行法律制裁和干扰源的定位。
同时,通过频谱监测还能发现频段内可能存在的故障和隐患,及时进行维护和修复。
3.频谱调优:频谱监测能够帮助对现有的无线通信系统进行优化和调整。
通过分析监测数据,确定频段内的干扰源、噪声、衰减等因
素,以及频谱的利用率和效果,进而对系统进行优化和调整,提高通
信信号的质量和传输效率。
4.频谱共享:频谱监测可以帮助判断频谱是否可以进行共享。
在
频谱资源紧张的情况下,通过监测不同频段的利用率和干扰情况,可
以评估是否可以进行不同用户或系统之间的频谱共享。
这有助于提高
频谱的利用效率,满足不同用户和系统的需求。
总体而言,频谱监测是对电磁波频谱进行实时监测和分析的过程,通过了解频率的使用与分布情况,可以对频谱资源进行规划、管理、
调优和共享等方面的工作。
电磁频谱管理与检测
频谱是一种无形的战斗力,并且是可与火力机 械动力相提并论的新型战斗力; 战时频率资源如同弹药、油料一样重要,是作 战的必需物资基础。
21世纪将是频谱战的时代!!!
7.管理机构 国际电信联盟(成立于1865年)
(International Telecommunication Union ,ITU) 联合国设立专门机构,总部 日内瓦,有192个成员国。
研制之初,忽视了舰载雷达警戒系统与舰载卫星通
信系统的电磁兼容性,致使两个系统同时工作时相
互干扰,无法发现目标(来袭导弹)而丧失作战时
机
沉没。
二战后丘吉尔总结说 :“没有这种战场魔法,我 们就会失败 、失败、直至死亡。”
案例4:美越战争(1961年~1975年)
美国空军在越南战争期间损失惨重,被击落飞
频带名称
至低频(TLF) 至低频(TLF) 极低频(ELF) 超低频(SLF) 特低频(ULF) 甚低频(VLF) 低频(LF) 中频(MF) 高频(HF)
频率范围
0.03~0.3Hz 0.3~3Hz 3~30Hz 30~300Hz 300~3000Hz 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz
攻占旅顺后,举行宴会的日军将领
日本与俄国在中国开始的一场战争
日、俄双方在朴茨茅斯签订和约
案例2:1942年日美中途岛之战
日军对电磁频谱管 理控制不力,作战计划 以及“AF” 密电被美军截 获破译,并发出信息, 日军中套,丧失作战主动权惨败,4艘航空母舰被击沉 ,海军航空兵部队主力全部被歼。
案例3:1982年英阿马岛海战
队信息化建设的高速发展,它已成为未来战场上影
响战争胜负的一个重要砝码。
做好电磁频谱监测工作的“五要素”
()掌握频谱管理 的相 关标准和法规 9
fo )掌 握 监 测 报 告 的 撰 写格 式 和 要 求 1 (1 1 )掌 握 监 测 工 作 的协 调 程 序 和 原 则 。 笔者 从 事 监测 工 作 多年 .感触 最 深 的有 三 点 一 是培
电磁频 谱监测是电磁频谱管 理的耳 目和神 经 是电
鼓 励 向 监 测 要 效 益 .从 监 测 出成 果 ; 制 定 合 理 的绩 效 奖 的 专 业 监 测 系统 是 真 正 实现 宽 频 段 、高 时效 、 多 任 务 惩 制 度 .定 岗 、定 位 、定 责 、定 标 准 ; 制 定 合 理 的 编 制 实 时 监测 目标 的根 本 办 法 。 体 制 .增 加 监 测 岗位 中高 级 职 称 比例 .保 留 监 测 骨 干 营 造 拴 心 留 人 的 生 活 环 境 和 稳 定 监 测 队伍 的 良好 氛 围 。
磁 频 谱 管 理 的科 学 依 据 。所 谓 电 磁 频 谱 监 测 ,就 是 监 测 养一 名 熟练 的监 测分 析 师 ( 不是 普 通 的监 测 操作 员 ) ,往 人 员 通 过 监 测 设 备 ( 括 测 向设 备 ) 在 一 定 的 时 间 ,对 往 需 要几 年甚 至更 长 的 时 间 。二 是 检验 一 名监 测 分 析 师是 包 监 测 地 域 ( 括 空 间 )的 电 磁 环 境 进 行 监 测 并 得 出监 测 否称职的最简便方法就是 监测能否到信道级 、分析能否 包
报 告 。 这 里 的监 测人 员 、监 测 设 备 ( 括 测 向设 备 )、 包 到 信 号级 ”。 三是 一 名 监测 分 析 师 的监 测 水 平体 现 在 .对
监 测 时 间 、监 测 地 域 ( 括 空 间 ) 和 监 测 报 告 .是 扎 实 监 测 设备 的充 分利 用 ,对空 中信 号特 征 的正确 提 取 和 深层 包
电磁频谱监测数据运用研究
电磁频谱监测数据运用研究摘要:电磁频谱是现代社会的重要战略资源,随着电子信息技术的发展和广泛应用,电磁频谱资源的短缺正在加剧。
目前,世界各国都建立了电磁频谱监测和管理机构,使规划、监测和控制更加合理和有效。
电磁频谱与社会经济和国家安全直接相关,在航空、水、铁路和交通运输等领域,以及在保护电磁频谱安全、活动安全、反恐稳定保障等领域发挥着至关重要的作用。
关键词:电磁频谱监测数据运用策略引言电磁频谱监测的目的是获取周围环境中的电磁频谱数据,从而为电磁频谱管理提供科学依据和数据支撑,由于电磁频谱监测数据本身不包含信息,需要对电磁频谱监测设备所获取的电磁频谱监测数据做进一步分析,才能获得对管理决策有用的信息,这就需要对数据进行有效的处理运用,而电磁频谱监测数据运用一直是电磁频谱管理领域研究的重点和难点,如何通过对电磁频谱监测数据的接收存储、调用显示、融合分析,并将数据处理的成果更好地服务指挥决策以及频管业务,成为频谱管理一个亟待解决的问题。
1复杂电磁环境下频谱监测的技术难点在复杂的电磁环境中,频率监测面临着许多新的技术问题。
由于信号持续时间很短,频率监测很困难,信号突然出现,出现跳闸现象。
因此频谱监测需要能够在更大范围内进行快速的搜索。
信号的种类越来越复杂,随着通信技术的迅速发展,信号也变得多样化。
因此,频谱监测应注意信号之间的微小差异,提高信号识别能力;在复杂的电磁环境中,我们经常可以看到微弱和邻近的信号,对这些信号的监测需要提高监测接收器的分辨率和方向识别。
为确保在复杂电磁条件下进行监测,我们应该采用综合监测解决方案,准确检测频谱变化,及时排除干扰,特别是在机场、码头等特定地区进行监测。
为确保监测效果,必须提高监测设备的性能,以便能够准确地搜索和采集无线电信号,通过测量和定位技术识别对等信号和弱信号,并将盲信号分开,对监测网络进行全面的监测。
此外,监控软件应该对各种信号进行分析和存储,提高信号识别的准确性,提高信号变化的透明度,便于分析信号的特性和行为。
电磁频谱监测系统设计及算法研究
电磁频谱监测系统设计及算法研究
随着无线电通信技术的迅猛发展,数字化、智能化无线电台越来越多,频谱资源愈发紧张,空中电波秩序越来越复杂和未知。
为对频谱进行科学有效的管理,电磁频谱监测是必不可少且十分重要的。
面对日益增长的频谱监测需求和监测网络覆盖,频谱监管工作中要处理的频谱数据量越来越庞大,为减少数据存储、传输的压力,对监测数据的压缩处理势在必行。
此外,大信息量数据的有效展示也是电磁频谱监测系统需改进的问题。
本文针对频谱监测的现状及网格化趋势背景进行了分析,结合频谱监测各项需求,设计了电磁频谱监测系统的架构,并开发了一套电磁频谱监测系统软硬件系统。
为利于网格化监测业务数据的互联互通以及多传感器的统一接入,实现了 RMTP协议和传感器接入协议。
为优化监测系统使用者对数据的操作体验,在监测系统前端引入了ECharts和百度地图API数据可视化工具辅佐数据展示。
本文还针对电磁频谱监测过程中的海量数据存储压缩问题,给出了基于文本的压缩与数据库表结构优化的压缩存储方案。
从文本压缩的角度研究了 DEFLATE、LZMA等无损压缩算法并对几种无损压缩算法的压缩性能进行了评估。
此外还提出将频谱监测数据以图的形式存储并采用JPEG压缩。
从数据库表结构的角度设计了统计数据分级存储方案及数据库表切分方案,优化了数据库存储。
最后,将压缩模块应用到了电磁频谱监测软件中,达到良好的压缩效果,减少了监测业务数据
传输时间与功能响应时间。
电磁频谱监测数据运用研究
第4期2021年2月No.4February,20210 引言电磁频谱监测的目的是获取周围环境中的电磁频谱数据,从而为电磁频谱管理提供科学依据和数据支撑,由于电磁频谱监测数据本身不包含信息,需要对电磁频谱监测设备所获取的电磁频谱监测数据做进一步分析,才能获得对管理决策有用的信息,这就需要对数据进行有效的处理运用,而电磁频谱监测数据运用一直是电磁频谱管理领域研究的重点和难点,如何通过对电磁频谱监测数据的接收存储、调用显示、融合分析,并将数据处理的成果更好地服务指挥决策以及频管业务,成为频谱管理一个亟待解决的问题。
1 电磁频谱监测数据存储1.1 基于不同时间频谱监测数据形式用数值形式存储电磁频谱监测数据最为客观准确,也便于后续对数据进一步的分析处理,电磁频谱监测数据的数值存储形式,实际上包含三个信息的一一对应的数组,其结果数据表现为在某一特定时刻T 和某一特定频率F 下的功率或场强,具体如表1所示。
这种存储形式对各个频点随时间变化情况能够全面掌握,数据的精细度和采样点的选取密切相关,能够反映动态频谱特性,便于进行专业的电磁频谱数据分析。
1.2 基于某一时段的频谱监测统计数据形式基于某一时刻的电磁频谱监测数据省去了时间项,因为每时每刻的变化难以直观呈现,转而通过系统自动对某一时间段监测场强或电平值进行统计,生成与频率一一对应的统计数据存储下来,或者形成频谱数据统计报表,如表2所示。
这种存储形式非常适合于频谱管理工作,能够迅速给出频段占用度、频道占用度、门限电平、噪声平均值、信号峰值等等各类统计数据,能够为频谱管理业务提供直观有效的参考。
1.3 无线电测向数据无线电测向数据是将空间中信号电平值对应不同的来波作者简介:彭程(1986— ),男,湖北武汉人,讲师,博士;研究方向:电磁频谱技术与管理。
摘 要:电磁频谱监测数据运用是频谱监测获取的数据信息服务于频管业务不可或缺的关键环节。
文章提出了电磁频谱监测数据的典型存储形式,归纳梳理了不同存储形式对应的显示方式和不同显示方式的优劣特点及应用场合,并指出了频谱监测数据运用要注意的若干问题。
新型WSN系统在电磁频谱监测领域的应用分析
新型WSN系统在电磁频谱监测领域的应用分析作者:马进英来源:《中国新通信》2023年第17期摘要:无线传感器是近年来发展起来的一种新的无线频谱监测装置,主要设置在无线电频率使用和无线电台(站)设置较少的区域,作为固定监测站的补充,用于对固定台(站)多任务执行能力不强、固定台(站)不能覆盖的区域开展长时间的电磁环境监测,以及对重点区域无线电发射源进行7×24小时的实时监测。
关键词:传感器;固定监测站;密集部署;重点区域一、引言新型无线传感网(WSN)系统的研发和应用使得电磁频谱监测领域得到了前所未有的发展。
无线电传感器以其小巧轻便的特性和宽频率监测能力,解决了传统静态监测设备无法满足现今复杂多变的无线电环境监控的问题。
根据应用场景、性能指标等不同,无线传感器网络可以划分为两种类型。
一类传感器在20~6000MHz波段内进行监测,主要应用于全业务监控,可以广泛应用于各种无线通信业务的监测,包括但不限于移动通信、微波通信、卫星通信等,并能够实时捕捉和记录在此频段内发生的所有无线电活动。
第二类传感器在20~1300MHz波段内进行监测,主要用于对广播电视台(站),固定类台(站)、基地类台(站)进行监测。
由于该频段内的无线电信号主要来自广播电台和基站等固定设备,因此这类传感器特别适用于这些设备的日常管理和监测,包括频率使用情况的实时监控、非法电台的检测以及干扰源的定位等。
与传统的静态监控设备相比,无线电传感器布放灵活且功能完善。
首先,无线电传感器体积小,重量轻,安装简便,可以方便地布置在各种环境中,包括城市、乡村、山区等。
其次,无线电传感器支持远程控制和数据传输,可以实现远程的无线电环境监控。
最后,无线电传感器具有良好的环境适应性,可以在极寒、极热、湿度大等各种环境下稳定工作。
新型无线电传感器系统的应用不仅可以满足日常无线电管理的需求,更能为无线电环境保护、无线电资源合理利用等提供有力支持。
在未来,无线电传感器的技术将会进一步发展,提供更高效、更精准的电磁频谱监测。
电磁频谱监测比赛规则
电磁频谱监测比赛规则赛事规则(一)信号侦测外场竞赛信号侦测外场竞赛只接受自主研发或以自有核心技术知识产权综合集成的地面便携、手持无源侦测设备参赛,不能携带有源探测、光电探测设备、无人机载侦测设备。
每支参赛队可只参加通信信号侦测竞赛或雷达信号侦测竞赛,也可都参加,优先激励通信信号和雷达信号一体侦测的参赛队。
设备台数、尺寸和重量等应符合白皮书要求。
参赛队侦测结果上交评分系统自动评分。
如出现参赛队得分相同情况,组委会组织答辩,参赛队介绍侦测设备研发的关键技术和创新点,由专家组对设备性能进行综合评比、打分,按得分高低确定优胜参赛队。
正式比赛前,组委会为参赛队提供两次侦测结果模拟数据包测试以及一次现场联调联试的机会。
初赛开赛日一个月前,参赛队根据挑战赛白皮书数据格式自行建立侦测结果模拟数据包提交组委会进行测试,并根据组委会反馈的测试结果进行修改完善。
初赛开赛日半个月前,参赛队再次提交修改完善后的侦测结果模拟数据包进行测试。
侦测结果模拟数据包提交时间以组委会收到模拟数据包的时间为准。
数据包提交渠道可选择现场提交或互联网提交,地址和邮箱同报名材料要求,传输或投送过程的保密责任由参赛队自负。
初赛开赛日前一周,参赛队到比赛现场布设参赛设备,布设点位由抽签决定。
组委会提供模拟竞赛测试条件。
(二)信号分析内场竞赛信号分析内场竞赛包括通信信号分析竞赛和雷达信号分析竞赛。
每支参赛队可只参加通信信号分析竞赛或雷达信号分析竞赛,也可都参加,优先激励通信信号分析竞赛和雷达信号分析竞赛都参加的参赛队。
参赛队开发的算法程序应符合白皮书要求。
算法程序在竞赛平台上运行、评分。
如出现参赛队得分相同情况,组委会组织答辩,参赛队介绍算法程序的思路、关键技术和创新点,由专家组对算法程序进行综合评比、打分,按得分高低确定优胜参赛队。
在初赛开赛日前每支参赛队有三次提交算法程序进行调试的机会。
第一次为初赛开赛日一个月前;第二次为初赛开赛日半个月前;第三次为初赛开赛日一周前。
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]。
电磁频谱监测系统设计
D 电源 变换 模块 获 得模 拟± C 5V
×2
羞m
V的 电 压 输 人 电 路 板 。 其 中 + 5V电 压 可 通 过 T S 5 3 芯 片 变 换 为 + . V给 D P的IO供 电 , P 7 93 33 S /
立 的 1 8 i 数据 总 线 。每 条可 连接 3 2Mbt 2 t b宽 个 i 内
图1 中的 监测设 备 有3 E N 监测 天 线 ,包 括短 波 J 天 线 f.~ 0MH ) 01 3 z、超 短 波 天 线 (0 8 0MH ) 3 ~ 0 z
和微 波 天线 (.~ Hz。 系统 中 的监 测 接 收 机 O8 3G )
波模 块 的带 宽 有2 z 0 H 、2 Hz 种 。 0MH 、2 0k z 5k 三
该 接 收机 的增 益 为0 6 B,有 A C和 D C两 种 ~ 0d G G 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D P S
的频 率覆 盖范 围为O1 3 0 z .~ 0 0MH ,输 出为7 z OMH 中频 。接 收机 分 为 两个 模 块 ,即 短波 模 块 (.~ 01 3 z 0MH )和 超 短 波微 波 模 块 (0 3 0 z。短 3 — 0 0MH ) 波模块 的带 宽有2 0k z 5k z 0 H 、2 H 两种 ,超 短 波微
连 接关 系 图。
21 DS 设 计 . P
本 系 统 选 用 了两 片A S — ieS a 1 1( D P Tg rh r 0 简 c
称 T 11 S 0 )系 列 D P 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。
电磁波频谱影像仪在通信频段监测中的应用
电磁波频谱影像仪在通信频段监测中的应用随着社会的发展和科技的进步,通信技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,通信频段的管理和监测一直是一个挑战。
为了保证通信的高效运行和频谱资源的合理利用,电磁波频谱影像仪被广泛应用于通信频段的监测中。
本文将探讨电磁波频谱影像仪在通信频段监测中的应用。
一、电磁波频谱影像仪的基本原理电磁波频谱影像仪是一种用于监测和分析通信频段的设备。
它基于电磁波的传播和接收原理,通过接收和解析电磁波信号,可以获取到频谱的分布情况和频段的使用情况。
其主要原理包括:1. 频谱接收:电磁波频谱影像仪具有广泛的频率接收范围,可以接收到通信频段内的各种电磁波信号。
2. 频谱解析:通过对接收到的电磁波信号进行解析和处理,电磁波频谱影像仪可以将信号转化为频谱图像,以直观地反映频谱的分布情况和频段的使用情况。
3. 频谱分析:电磁波频谱影像仪能够进行频谱分析,包括对频率、强度、占用率等指标的计算和统计,为通信频段的管理提供数据支持。
二、电磁波频谱影像仪在通信频段监测中的应用电磁波频谱影像仪在通信频段监测中具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 频谱监测与管理:电磁波频谱影像仪可以实时监测和记录通信频段的使用情况,帮助相关部门对频谱资源进行合理规划和管理。
通过频谱监测,可以及时发现并解决频率干扰、非法噪声等问题,保证通信的质量和稳定性。
2. 频谱占用分析:电磁波频谱影像仪可以对通信频段的占用情况进行分析和统计。
通过对频谱占用的监测和分析,可以及时发现频段的利用程度和占用率,为通信运营商和相关部门提供科学有效的决策依据。
3. 频谱规划和资源配置:电磁波频谱影像仪可以对通信频段进行规划和资源配置。
通过对频谱资源的实时监测和分析,可以根据实际情况对通信频段进行合理划分和配置,提高频谱资源的利用效率,提升通信系统的整体性能。
4. 干扰定位与排查:电磁波频谱影像仪可以实时监测和定位频谱干扰源。
频谱监测技术的研究及应用
频谱监测技术的研究及应用随着科技的不断进步,现代社会中运用的无线电设备越来越多,电子设备对频段要求越来越严格,各种无线电设备的工作频段不断发生变化,因此如何有效保障电磁频谱的合理分配和利用成为了现代通信领域的关键问题。
频谱监测技术是指通过接收机、分析仪等设备探测监测电磁频谱,对其进行分析和评价的技术。
本文着重探讨频谱监测技术的研究及应用。
一、频谱监测技术的研究1.1 频谱监测技术的概述频谱监测技术是一种通过技术手段对电磁信号进行探测、监测、分析、评价以及频道特性测试和环境探测的技术。
电信部门和相关部门能通过频谱监测技术收集、整理、分析频谱数据信息,实现对电磁频谱有效管理和控制,是卫星通信、民用通信、无线电电视广播、公共无线电通信、无线定位等领域的重要技术。
1.2 频谱监测技术的原理频谱监测技术是利用现代测试设备,接收、存储、处理频谱中的信息。
首先需要接收电磁信号,通过预处理、数模转换把电信号转换为数字信号,然后对数字信号进行分析和处理,去除杂波、干扰后,拆分为相应的频段和频带,最后通过分析仪、测试设备生成频谱图、功率谱密度、频谱分布图等信息。
以此确保电磁频谱的稳定有效分配和利用。
1.3 频谱监测技术的分类目前,频谱监测技术主要包括实时监测系统、计划监测系统、联网监测系统和无线电移动监测系统等四类。
它们的原理各不相同,但是都是在处理接收到的电磁信号后,得出相应的频谱分布信息。
二、应用2.1 电信服务及管理频谱监测技术可应用于电信服务和管理,各种电信运营商通过该技术可以对信号干扰、泄露和漏洞等进行监测和应对,减少频率冲突、提高电信信号稳定性。
2.2 公共安全领域频谱监测技术可用于公共安全领域,如在突发事件发生时,频谱监测技术可以协助政府部门提前探测异常信号,便于及时预判和反应,保障公众安全。
2.3 无线电频道监测对于大规模的无线电信道,频谱监测技术也可以用于对无线电电视、民用通信和广播电台的工作频段进行监测,实现无线电设备之间的互不干扰,保证无线电通信的顺畅、有效进行。
电磁波在无线电频谱监管中的应用
电磁波在无线电频谱监管中的应用无线电频谱是一种可用于无线通信的资源,用于支持无线电广播、移动通信、无人机控制等多种应用。
然而,由于频谱资源有限,为了有效管理和分配频谱资源,保证各种无线设备之间的互不干扰,无线电频谱监管应运而生。
在无线电频谱监管中,电磁波扮演着至关重要的角色。
本文将介绍电磁波在无线电频谱监管中的应用。
一、频谱监测和测量电磁波频谱监测和测量是无线电频谱监管的基础。
频谱监测通过使用特定的监测设备,对无线电信号进行监测和测量,以获得当前信号的频谱分布和强度。
这样的数据可以帮助监管机构了解频谱使用情况,检测违规行为,处理干扰问题,并为合理的频谱分配提供参考依据。
二、频谱监测技术频谱监测技术利用电磁波传播特性,可以有效地监测和识别不同频段的无线电信号。
其中,一种常用的技术是扫频监测。
该技术通过扫描一定的频段范围,收集频谱数据,然后进行频谱分析和频段识别。
另一种常见的技术是实时频谱监测,它可以在短时间内完成频谱扫描和监测,实时显示信号的频谱特征。
三、频谱分配和管理电磁波在频谱分配和管理中发挥着重要作用。
频谱管理机构根据监测数据和频谱需求,制定频谱分配计划,将有限的频谱资源按照一定的规则和标准分配给不同的服务提供者。
电磁波传输特性的了解,有助于更合理地确定频谱分配的范围和条件,以避免频谱争用和干扰。
四、干扰监测和处理电磁波传播的特性使得频谱利用不当可能导致干扰问题。
频谱监管机构需要快速响应和处理干扰事件,以保证通信质量和频谱资源的有效利用。
利用电磁波接收和分析技术,可以快速定位和识别干扰源,并采取相应的干扰处理措施,保证频谱资源的正常使用。
五、无线电频谱认证电磁波技术可以用于无线电频谱认证。
频谱认证是指对使用无线电频谱的设备和系统进行合法合规性审核和授权。
通过利用电磁波技术进行频谱认证,监管机构可以准确评估设备的频谱使用情况,并确保其符合相应的规定和标准,避免频谱资源的滥用和干扰。
六、频谱监管与发展频谱监管在无线通信技术发展中起着至关重要的作用。
电磁波谱监测在无线通信中的应用研究
电磁波谱监测在无线通信中的应用研究引言随着无线通信行业的迅猛发展,对电磁波谱的使用和管理日益成为一个重要的问题。
电磁波谱作为无线通信的基础资源,其频谱利用效率直接关系到通信质量和网络容量。
因此,对电磁波谱的监测和管理变得至关重要。
本文将探讨电磁波谱监测在无线通信中的应用研究,包括其意义、方法和未来发展趋势。
一、电磁波谱监测的意义1. 保障无线通信的稳定性和可靠性电磁波谱是无线通信的基础资源,通信设备的运行和通信信号的传输都依赖于电磁波谱。
通过电磁波谱监测,可以实时了解和掌握无线通信中的干扰源,并采取相应的干预措施,保障通信设备的稳定性和通信网络的可靠性。
2. 提升频谱利用效率和网络容量频谱资源是有限的,而无线通信需求不断增长,如何提升频谱利用效率和网络容量成为了一个重要的问题。
通过电磁波谱监测,可以深入了解和分析频段的利用状况,优化频谱资源的分配和调度,以提高频谱利用效率和网络容量,满足日益增长的通信需求。
二、电磁波谱监测的方法1. 无线监测站点布设无线监测站点的布设是进行电磁波谱监测的基础。
通过合理布设监测站点,可以实时获取各个频段的电磁波谱信息。
监测站点可以采用固定式、便携式或者移动式等不同形式,以覆盖不同区域和场景。
通过多站点的布设和监测数据的同步,可以全面了解电磁波谱的分布情况和利用状况。
2. 现场实测和实时监测电磁波谱监测需要进行现场实测和实时监测,以获取真实可靠的监测数据。
通过使用专业的监测设备和仪器,可以对电磁波的强度、频率、带宽等参数进行精确的测量和监测。
同时,可以使用实时监测系统,将监测数据实时传输到监测中心,以便及时分析和处理监测结果。
3. 数据分析和处理电磁波谱监测得到的数据需要进行分析和处理,以提取有用信息并作出相应决策。
数据分析可以采用统计学方法、频谱分析方法和模型拟合方法等,以获得电磁波谱的特征、分布和利用状况。
通过对监测数据的分析,可以发现潜在的干扰源和问题,为干预和优化提供决策依据。
基于ABC技术的电磁频谱监测解决方案
3.1频谱监测数据处理技术 如图2所示,针对大量、长
期、不同种类、碎片化频谱监测 数据存取并挖掘发挥出增值效益 的问题,利用基于多数据源的监 测数据实时接入、异构数据集成、 融合处理技术,形成可实时分析、 离线分析、多维分析能力,支撑 频谱监测业务需求。
(1 )监测数据实时分析 对监测测向设备实时采集或 导入的监测数据进行数据解析、 统计、定位等处理及时空频标准 化工作,支撑频段扫描测量、离 散扫描测量、单频测向、宽带测向、 单频测量、监听解调等业务。接
作为新一代信息技术,人
工智能(AI)、大数据(Big
Data )
云计算(Cloud
Computing )技术(本文以下统
称ABC技术)在交通、医疗、 互联网等领域获得了广泛的应用,
为探索其在电磁频谱监测领域的
发展应用提供了技术支撑,如研
究大数据在海量频谱监测数据存
储、分析、管控方面的应用"裂 研究人工智能在调制样式识别、信 号识别以及语音识别等方面的应 用血~询,研究云计算在监测平台 一体化方面的应用,,3'15,o然而相 关工作仍不能完全适应发展的需 要:①电磁频谱监测设施未能形 成整体网络;②发射台站种类繁 多、数量大,无法全面掌握频率 使用状况和全局实时动态;③频 率资源曰益紧张,无法对海量监 测数据精细化分析以形成支撑能 力;④智能化监测水平有待提高, 需要提升信号发现能力和监测资 源调度能力;⑤应急机动方法急 需拓展,需要提升移动监测能力。
因此,建立完善的电磁频谱 监测业务平台、深入挖掘电磁频 谱资源、全面掌握各频段频谱资 源使用情况、实现灵活高效合理 的频谱资源规划,实现电磁频谱
监测网络化、信息化和智能化成 为关键。本文综合采用ABC技 术构建各类核心监测服务和应用, 重点建设电磁频谱监测管控系统、 大数据分析系统、智能监测调度 系统、云监测系统和掌上监测系 统,完善电磁频谱监测生态,提 高电磁频谱资源管理能力和综合 决策能力。
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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。
然后,
考虑某个区域节点的数量和节点之间的距离等因素为权值,通过一定的算法(我们相信这个算法是存在的)将网络大致均分为多个群,使群内节点都能够通信,并且每个节点都有自己所在群的信息。
最初分好群时,所有群内的节点能量都是相同的,所以可以选举群内大致在中心的节点为群首(均分群时即可确定),为了确保在群首出现意外的故障时,我们在需要设置一个副群节点,来保证群正常的工作与信息搜集。
副群首的选举是有群首定的,群首根据群中节点能量的高低来选择,除群首之外能量最高的是副群首。
副群首的工作就是定时检测群首的存活情况,如果副群首发现群首不在,责副群首向群内广播自己已成为群首的消息,然后选举一个副群首。
(3)、群首更替
当然随着节点作为群首的时间变长,能量也逐渐被更多的消耗,多以需要一个更换群首机制。
在此,我们为群首的能量设定一个阀值,当群首的能量低于这个阀值时,则其向群内的其他成员发送能量询问信息,来获知群内其他节点的能量信息,并根据结果,确定一个新的群首。
老群首向群内其他节点广播下一任群首继承的消息并向其他群首公布本群内新群首产生的信息,新群首继任,然后选举副群首。
(4)、sink节点选举
最初的sink节点选举时从网络的中心选举的,通过最初的算法(均分群算法),选择一个非群首的节点作为本地sink节点,当然这个选举要根据最初得到的全网信息为依据,然后指派副sink节点,具体方式
与群内指派副群首一样。
(5)、sink节点的轮换
Sink节点在更换前,向每个群首发送查询消息,获得每个群中能量最高的节点,然后根据这些能量高的节点的位置和能量进行加权选举一个合适的几点作为新的sink节点,老sink节点将群首的信息发给新的sink节点;然后新的sink节点想群首公布自己的信息并指派副sink 节点。
(6)、节点通信
a、群首,sink之间的通信
群首群首之间,群首sink之间都是多跳进行通信的,由于初始每个节点都有全网的链路状态,群首、sink可根据链路状态生成路由信息,进行多跳通信,当更换群首或是sink时,则进行路由信息的更新,从而使群首、sink之间的路由信息正确,保证正常的信息传递。
b、群首群内节点的通信
群内节点要想群首发送消息之前,其先发个RTS报文进行确认下,如果群首回了个cts报文并且该节点收到cts报文,则该节点才可以发送数据,群首收到数据后然后发送ack报文进行确认。
当群首发送报文给群内节点时,为了保证可靠的广播,群首在发送真正的数据报文之前先连续发送三次RTS报文,然后再发送真正的数据包,当节点收到RTS报文并受到紧接其后数据报文,正常;如果节点受到RTS未收到数据报文,则其向群首通知自己未收到数据报文,群首重新向该节点发送数据报文;如果节点未收到RTS报文,则认为该
节点已经不可用。
(7)、能耗问题
节点有两根天线,一根天线用来接收自己在睡眠时的唤醒信号。
另一根天线用来信息收集、检测环境、通告群首。
为了降低能耗,群内节点平时处于休眠状态,定时醒来检测周围的环境,并将收集的信息汇报给群首,如果群首有特殊情况需要唤醒群内节点,则节点通过唤醒信号检测天线随时检测唤醒信号,保证能够紧急情况下与群首通信。
(8)、报文格式
我们为系统的每一个节点定一个ID值,作为全网唯一的标识。
因为中间传输数据设计到多跳传输,所以报文应该包括链路层报文和网络层报文格式。
链路层报文格式如下:
其中IDSRC和IDDEST为链路层的源和目的的ID号。
TYPE和SUBTYPE 用以区分不同类型的报文,Data为网络层数据。
网络层报文格式如下:
其中IDSRC和IDDEST为网络层的源和目的的ID号。
OtherHead为其它的头部信息,如校验和等,Data为真正需要传输的信息。
四、设计不足
虽然设计大致有以上想法,但是想法中存在很多不足,主要有以下几个方面:
1、设计中没有考虑到节点的动态变化,还应该使方案能适应
节点的动态变化。
2、广播通信上,虽然先发了3次RTS,但仍然没有解决隐藏
终端问题。