分布式感知與融合的區域頻譜監測系統檢視原始碼討論檢視歷史

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分布式感知與融合的區域頻譜監測系統隨着移動互聯網、物聯網的發展，空間電磁環境也日益複雜，電磁空間的管理面臨嚴峻挑戰。無線電干擾、無人機黑飛、偽基站等嚴重影響頻譜安全和通信安全，民航、高鐵等干擾事件層出不窮。針對上述挑戰，本團隊基於核心創新算法，建立了一個分布式感知與融合的區域頻譜監測系統。

案例簡介

本系統主要由三部分組成：無線電監測模塊、數據融合定位模塊以及終端可視化設備模塊。主要功能可以總結為：利用分布式頻譜監測節點，實現頻譜的實時監測，並能識別出異常信號，確認監測到信號後，採集數據並上傳到主機端保存，再通過分布式頻域數據融合，對異常信號進行精準定位與跟蹤，並且區域頻譜認知軟件平台可實時顯示異常信號位置及態勢。

技術和創新點

本系統具有三個關鍵技術創新點。一是分布式數據融合技術，將多個節點採集的數據融合後再進行處理，充分利用數據中蘊含的輻射源位置信息。二是高精度輻射源定位與跟蹤技術，利用直接定位算法和相關峰慢變結合卡爾曼濾波的目標跟蹤算法，結合該系統採集到的實測數據，可以得到精確的定位點和平滑的運動軌跡。三是區域頻譜認知軟件平台，使得系統高度集成化，可以做到實時採集、實時處理、實時顯示。

結果表明，本系統能夠發現、識別、定位、跟蹤異常輻射源，為排查非法無線電干擾源設備提供有力技術支持，保障電磁頻譜安全。並且本系統可以進行功能拓展，應用到民航、高鐵、衛星等干擾監測和定位之中，可拓展性強，應用範圍廣，具有廣闊的應用前景。

系統設計

分布式感知與融合的區域頻譜監測系統軟硬件結合，硬件設備主要負責信號的監測、接收與傳輸等工作，軟件部分主要負責設備的控制，頻譜的顯示，數據的處理等工作。本系統在軟硬件的支撐下，旨在實時監測與分析電磁環境，做到異常輻射信號的發現識別與定位跟蹤，保障電磁頻譜空間的安全。

系統架構

整個系統可以分為以下三個部分：無線電監測模塊、數據融合定位模塊以及終端可視化模塊。

1. 無線電監測模塊：監測系統採用分布式天線，每個節點接收機由一個全向天線及硬件處理設備構成。接收機採用零中頻結構，可以將所接收射頻頻段信號直接正交變頻到低頻，然後通過高速對同相支路和正交支路 分別採樣，採樣後數據利用 軟件系統上傳到上位機，變成以 表格形式後傳送至數據處理中心。

2. 數據融合定位模塊：這個模塊的步驟主要分為以下幾個：第一，首先將採集得到的數據按照時間，監測空間區域的位置分組存儲好數據；第二，對分組後的數據進行 變換，得到相應的頻域數據，並對各個節點接收的頻域數據進行數據融合；第三，使用直接定位的方法對數據進行處理，得到目標干擾源的坐標位置，並將坐標保存。

3. 終端可視化模塊：根據上一步得到的三維坐標結果，將其轉換為經緯度數據，並在衛星實地地圖上標註出干擾源設備的實際位置。用 、 與 來製作 界面，

通過 網頁界面對定位結果進行直觀的展示。在確定異常信號位置後，進一步執行有效管控或處理，反饋給相關職能部門。

際環境下的信號是複雜多變的，節點所受到的信號存在許多干擾，包括多徑效應，雜波信號，環境噪聲等等，因此對其的分析也變得十分困難，本章將利用該系統監測節點採集的實測數據對目標信源進行定位和跟蹤分析。

測試環境

測試環境為如圖 7.1 所示的室外環境，在實際環境下，分別於兩個天台和兩個地面搭建了監測節點，分別為北邊天台節點一、南邊天台節點二、北邊地面節點三、南邊地面節點四，後續又加入四個節點，總共八個節點，使用矢量信號發生器在操場上進行靜止或移動定位。

本系統主要由三部分組成：無線電監測模塊、數據融合定位模塊以及終端設備的定位結果可視化模塊。整個系統的主要工作流程為：首先在主機端通過遠程連接打開並控制八個分布式頻譜監測節點；接着打開節點端的頻譜監測軟件實時顯示特定頻段的信號時域頻域波形，確定系統檢測到異常信號後；接着打開節點端 數據傳輸軟件，主機端開始數據的採集與存儲；利用直接定位算法對數據進行處理，定位出異常輻射源信號，並通過區域頻譜認知軟件平台實時顯示出異常輻射源信號位置及態勢：針對移動目標輻射源，利用相關峰慢變結合卡爾曼濾波的目標跟蹤算法處理數據，得到目標軌跡的最佳估計，完成目標跟蹤。

應用場景

本系統需要將各個部分模塊化，使得本系統能夠快速應用到如重大活動保障、民航、高鐵場所等其他重要場景的電磁頻譜安全防護，驗證完善系統的多場景應用。