FM黑電臺監測系統方法研究

常 山，顧海亮

（天維訊達（北京）科技有限公司，北京 100041）

FM黑電臺監測系統方法研究

常 山，顧海亮

（天維訊達（北京）科技有限公司，北京 100041）

本文首先研究了FM廣播電臺通信原理，通過搭建FM監測接收系統平臺，然后對測試結果進行統計分析，驗證了FM黑電臺監測平臺方法的可行性。

無線通信；FM；電臺；監測系統；無線電傳播

1 引言

FM黑電臺是未經無線電管理部門批準、私自架設的“黑廣播”。此類廣播借助無線通信媒介，肆意傳播虛假醫藥廣告信息，欺騙廣大消費者，并影響其他FM電臺的正常工作，尤其對民航飛行安全造成隱患。目前FM黑電臺監測方法主要采取人工監聽的方式進行，通過人工識別黑電臺，統計一定區域內黑電臺信息。由于黑電臺廣播的隨機性及多樣性，人工監聽時，無法對無線電FM廣播進行多路24小時無縫監聽，在管理上存在一定困難。另外，針對FM黑電臺廣播的區域性特點，有限的人力無法監聽更大范圍的黑電臺廣播信號。因此，隨著社會的發展，傳統的FM黑電臺監聽方式，已不能滿足錯綜復雜的無線電電波。

為解決上述問題，本文研究了FM黑電臺監測系統的方法用于黑電臺的智能監聽及識別。首先，研究了FM廣播電臺的基本原理，根據廣播通信原理，構建硬件測試平臺，然后根據現有條件搭建監聽系統平臺，驗證了監測系統的可行性，最后研發了一套用于自動監測FM黑電臺的系統。

2 FM廣播電臺通信原理

廣播電臺傳播是把聲音通過話筒轉換成音頻電信號，經放大后進行載波調制，這時高頻載波信號的某一參量隨著音頻信號作相應變化，使我們要傳送的音頻信號包含在高頻載波信號之內，高頻信號再經放大，然后高頻電流經天線，形成無線電波向外發射，無線電波傳播速度為3×108m/s。無線電波再經收音機天線接收、放大、解調，還原為音頻電信號，送至音響設備播放。

收音機是一種小型的無線電接收機，主要用于接收無線電廣播節目，收聽無線電發射臺信息。我們一般用的收音機都是FM收音機，FM收音機可以接收的波段一般是在87.5-108MHz。同時，部分收音機也可以接收AM（調幅）信號，AM可以接收到的波段為530-1710kHz，這個波段一般都是國外的廣播電臺，故本文不做研究。

調頻（FM）是用音頻信號去調制高頻載波的頻率，使高頻載波的頻率隨信號而有規律的變化，載波的幅度保持不變。如圖1所示：

圖1 FM調制

FM黑電臺監聽主要搭建多路FM信號接收設備，對FM廣播頻段內所有工作信道進行監聽，把從天線接收到的高頻信號經檢波（解調）還原成音頻信號，送入監聽平臺系統進行智能識別。除此之外，還需要監測各個信道的功率電平值（RSSI）及信噪比（SNR）等技術指標，用于統計信道使用情況，分析FM電臺在特定區域的基本工作情況。

FM是一種古老并行之有效的無線電廣播。電波在自由空間傳播時，為受眾傳播音響、新聞咨詢等信息，FM廣播正常有序的發展，對社會至關重要。實際情況下，無線電環境錯綜復雜，擅自設置無線廣播電臺屢見不鮮，嚴重擾亂了社會秩序。因此，大力打擊FM黑電臺是無線電管理部門刻不容緩的常態化工作任務。

3 監測系統平臺

為了驗證黑電臺監測系統的可行性，筆者在實驗室內進行了硬件驗證平臺搭建。通過搭建監測接收系統，利用截取的黑電臺廣播音頻數據，在不同頻率模擬播放“黑廣播”信號，通過筆者設計的黑電臺多路監聽設備進行模擬監聽，得到了監測信道的多項音頻數據，并通過對語音數據進行智能識別分析，判定目標信道黑電臺疑似概率，上傳至系統平臺及用戶。

3.1 硬件驗證平臺搭建

由于實際黑電臺發射頻率不固定、時間隨機，并且一定區域內的黑電臺內容單一，無法隨時得到大量不同類型的黑電臺數據。筆者先收集了不同區域、不同類型的黑電臺數據，然后在實驗室室內利用FM微型發射器模擬黑電臺工作環境。使用自主設計的黑電臺多路語音監聽設備、工業控制計算機及必要的接收配件搭建監測系統。如圖2所示：

圖2 語音監聽系統平臺

核心處理平臺配備筆者團隊開發的語音識別平臺，用于對廣播語音進行識別、統計、分析工作。由于實際情況中，廣播電臺的頻道數量隨時間不固定，筆者通過語音識別平臺實時對廣播環境進行搜索，將新發現的電臺語音存儲至存儲器，利用語音識別平臺進行處理，該設計方案可同時監聽多路語音信道，并具有監聽信道可擴展性，利于更復雜的FM廣播環境。

3.2 監測接收系統搭建

為了得到不同頻率、不同時間、不同類型黑電臺的測試結果，筆者對測試環境安排如下：

⊙ 黑電臺測試頻率（FM微型發射器模擬）：88.0MHz、95.5MHz，104.5MHz，106.0MHz。

⊙ 廣播電臺測試頻率（正常廣播電臺）：88.7MHz，90.0MHz，97.4MHz，103.9MHz。

⊙ 測試環境：實驗室。

⊙ 硬件平臺（自開發）：黑電臺語音監聽設備。

⊙ 軟件平臺（自開發）：智能語音識別系統平臺。

實驗地點選擇在國家無線電監測中心檢測中心實驗室，實驗驗證示意圖如圖3所示。

圖3 現場實驗環境示意圖

軟件處理平臺功能圖如圖4所示。

實際驗證時，首先將測試用大部分電臺打開，隨時間變化增加打開電臺數量，然后運行智能監聽平臺，進行自動監聽。為了減少測試環境和接收天線對測試結果的影響，筆者選擇將所有模擬電臺集中靠近接收天線放置，保證接收系統接收到的信號指標更好。對于語音智能分析，所有語料均送入監測系統語料庫進行比對，針對電臺數據進行更全面的分析；同時，引入信號電平（RSSI）、信噪比（SNR）以及統計廣播電臺特征，以便更快速的判定黑電臺。

3.3 監測結果分析

本次模擬實驗，使用了4個正常廣播電臺、4個模擬黑電臺，共8組測試數據。筆者對這8組監測數據進行統計分析。按照統計分析出來的黑電臺數量，與實驗情況進行比對，如圖5和圖6所示：

圖5 實際廣播電臺情況

圖6 監測系統判定黑電臺情況

圖5和圖6中，橫坐標為8個小時測試時間，圖中曲線為電臺數量。圖5為隨時間增加的電臺數量情況，圖6為監測系統判定黑電臺數量情況。從圖中可以看出，經過監測系統判定黑電臺總數量為3個，比實際情況少1個，這主要由于筆者語料庫尚不健全，后期完善語料庫后效果會更加明顯。通過本次實驗，驗證該方案是可行的。為了得到更加準確的測試結果，需要收集大量的語料信息以完善語料庫，同時還需要針對不同的測試環境擬合出不同的測試方案。

4 結束語

本文以黑電臺監測方向為背景，首先研究了廣播電臺的原理，通過搭建監測系統，對系統進行模擬實驗，對監測數據進行統計分析，計算一定區域內的廣播電臺使用情況，驗證了智能監測系統方案的可行性。

[1] （美） Andreas F. Molisch．無線通信（第二版），北京：電子工業出版社，2015

[1] 最高人民法院，最高人民檢查院．關于辦理擾亂無線電通訊管理秩序等刑事案件適用法律若干問題的解釋，2017.6

河北省承德無線電管理局積極推進無線電管理領域行政執法與刑事司法銜接工作

河北省承德無線電管理局（以下簡稱“承德無管局”）切實采取四項措施扎實推進無線電管理領域相關工作。一是完善制度建設。結合新修訂的《中華人民共和國無線電管理條例》以及河北省、承德市的行政執法制度，進一步梳理和完善無線電管理行政執法工作制度和流程。二是加強平臺運行管理。2017年9月1日，承德無管局正式納入全市行政執法與刑事司法銜接信息共享平臺，明確了專人、專機、專網，確保無線電管理相關案件信息及時、全面、規范地錄入平臺。三是組織開展培訓。舉辦無線電管理相關法律法規的業務培訓，積極對照《行政處罰案卷評查評分細則》，對無線電管理行政處罰案卷進行檢查，確保符合相關規定。四是加強監督問責，確保嚴格依法依規開展案件移送和辦理工作，嚴格按照規定及時準確錄入案件信息。

Research and Implementation of FM Radio Monitor System

Chang Shan, Gu Hailiang
(RadioSky (Beijing) Technology Co., Ltd., Beijing, 100041)

This paper digs into the principle of communication of FM broadcast station and identifies the feasibility of black radio’s monitoring way through building FM computing platform of monitoring and reception and analyzing the test result.

Wireless communication; FM; Broadcast station; Monitoring system; Wireless radio transmission Communication; FM; Radio; Monitoring system; Radio transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.021

TN92

1672-7274（2017）11-0062-03