非正常無線電信號的自動識別系統開發研究

陳楠

（江蘇無線電廠有限公司，江蘇南京210022）

非正常無線電信號的自動識別系統開發研究

陳楠

（江蘇無線電廠有限公司，江蘇南京210022）

探討了非正常無線電信號的自動識別系統，通過分析實測無線電信號的頻譜數據，結合無線電監測經驗知識和特征提取方法，完成對無線電信號的特征提取。

非正常無線電信號；自動識別；系統開發

引言

無線電監測主要針對無線電管理地域內的無線電信號，并對該無線電信號進行分析、識別、監視并獲取其技術參數、工作特征和輻射位置等技術信息。非正常無線電信號的發現與識別在無線電監測中占有重要地位，特別是在重大活動期間對非正常無線電信號的監測更為重要。

傳統的無線電監測工作是無線電監測人員通過監測設備，配合專業知識和監測人員的實際經驗來人工完成的，且主要是通過該信號的頻譜圖和持續時間來判斷。這種識別方式不足方面有：

1）不同的工作人員有不同的經驗知識，在做決策時存在一定的主觀性，直接影響非正常無線電信號的正確識別；同時無線電監測過程中對非正常信號的發現與識別依賴于技術人員，其中大部分工作重復進行，是對人力資源的浪費，且在應急情況下極大地增加了其工作難度和工作量；2）非正常無線電信號的識別遵循一套規范的監測流程，由于現有無線電監測設備的信息處理能力不足，導致非正常無線電信號的識別嚴重依賴于技術人員，無法實現無線電監測設備的無人執機。

1 非正常無線電信號的自動識別系統開發研究

非正常無線電信號是指監測到的非法或干擾信號，包括掃描式干擾、寬帶干擾、窄帶干擾和非法插播信號等。可疑信號是指系統通過初步判斷為疑似非正常的無線電信號，但還需要進一步確定的信號。

非正常無線電信號自動識別系統包括無線電信號監測設備系統、無線電信號智能分析系統、網絡通信系統和處理控制器；監測設備系統接收空中的電磁波，進行變換處理，產生信號的監測數據，包括：頻譜數據，語音數據，方位數據，中頻測量數據等；智能分析系統通過對監測數據進行一系列智能分析處理，自動識別非正常信號；網絡通信系統負責系統各模塊之間，系統與外部其它設備之間的通信；處理控制器負責協調各個模塊之間的處理調度。其中無線電信號智能分析系統，包括無線電非正常信號檢測模塊、非正常信號特征提取模塊、非正常信號識別模塊、系統自學習模塊，以及臺站數據庫、電磁環境數據庫、非正常信號數據庫；通過數據接口獲得頻段掃描數據，采用分段動態自適應閾值算法監測出該頻段的所有信號及對應的頻點，對信號頻點進行中頻測量或中頻測向獲得信號的詳細數據，分析處理提取信號的多種特征，將所提取的特征輸入非正常信號識別模塊，識別出該信號所屬的類別；系統自學習模塊使用非正常信號識別模塊產生的數據，定期更新、完善特征提取參數和信號識別算法參數。

無線電信號監測設備系統包括接收機、頻譜測量儀、測向設備、監聽設備、控制設備、天饋系統，以及通信、電源、防雷接地、環境監控等輔助系統；監測接收機通過天饋系統接收空中的電磁波，進行變換處理，產生信號的頻譜數據、語音數據、方位數據、中頻測量數據等，監測接收機通過GPS接收機獲得經緯度坐標數據，監測接收機通過環境控制系統獲得監測站所在的地理環境信息、氣候溫度等數據信息；臺站數據庫是在該地域的所有申報、批準的無線電用頻設備的數據，電磁環境數據庫包含該地域所有頻段正常情況下的監測數據。

如圖1所示，無線電智能分析系統通過通信接口調用監測設備系統的服務，獲取無線電信號的頻譜數據、中頻數據、方向數據和IQ數據等。通過這些數據智能分析系統自動分析數據，準確檢測信號、提取信號特征、自動識別信號、通過報警系統報警、通過網絡系統將分析結果上報上級系統。監測設備系統包括天饋系統、環境控制系統、監測接收機、GPS接收機、控制處理器和通信接口等。整個系統通過網絡系統與其它系統或上級系統進行互聯通信。

圖1 無線電信號智能分析系統

非正常無線電信號的自動識別方法的步驟為：首先通過對指定的頻段進行頻段掃描，進行信號檢測；對檢測出的信號提取一系列特征并選擇具有較好鑒別能力的特征；然后運用改進的FCM算法自動識別信號的類別；根據識別出的信號類型自動報警；最后對識別出的非正常無線電信號，系統進行保存，通過人工確認標定后，進入非正常信號數據庫，通過新的數據庫自學習特征選擇算法參數和FCM新的聚類中心，使得系統具有不斷學習的能力，智能化水平不斷提高。

2 結論

該實測信號檢測方法具有針對不同業務頻段的噪聲水平，自動調整閾值的功能；該實測信號檢測方法具有普適性，即適用于所有的監測設備；該信號識別方法采用模糊聚類分析的方法得到每類非正常無線電信號的多個聚類中心后根據距離測度進行判斷可疑信號的類別，這樣更符合現實情況；該自學習能力使本系統能夠適應各種監測環境，且提高非正常無線電信號的識別精度；根據識別結果，結合無線通信設備，該方法提供了監測設備的自動報警功能，可實現無線電監測設備的無人執機，有效減輕監測人員的工作量，提高監測設備的使用效率。

（編輯：劉楠）

Development of Automatic Recognition System for Abnormal Radio Signals

Chen Nan
(Jiangsu W ireless Power Plant Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 210022)

This paper discusses the automatic recognition system of abnormal radio signals.By analyzing the spectrum data ofmeasured radio signals,combined with the radio monitoring experience knowledge and feature extraction method,the feature extraction of radio signal is completed.

non normal radio signal;automatic recognition;system development

TN911.7

A

2095-0748(2016)23-0111-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.53

2016-11-19

陳楠（1986—），男，江蘇連云港人，本科，助理工程師，研究方向：無線電通信、射頻信號產生與檢測技術開發。