1、CHINA RADIO 2012.8 1 引言如今,無線電技術已廣泛滲透到人類社會經濟生活的各個領域,極大地推動了經濟建設和社會發(fā)展,豐富了人們的精神和物質文化生活。但隨之而來的是頻率資源的供需矛盾日益突出,電磁環(huán)境日益復雜,無線電干擾時有出現,無線電管理的任務日益繁重。如何有效提升無線電頻譜資源管理的精細化、規(guī)范化、科學化水平,有效應對新時期無線電管理所面臨的挑戰(zhàn),這是當前和今后無線電管理工作的一個重點和難點。為了適應日益復雜的電磁環(huán)境,滿足新形勢下無線電管理工作的需要,本文結合“十二五”期間技術設施建設規(guī)劃,就智能化無線電監(jiān)測的理念和思路進行探討。2 智能無線電監(jiān)測的定義所謂智能無線電監(jiān)測

2、,是指在一體化信息平臺的支撐下,運用現代信息處理技術,建立跨部門的管理規(guī)則和業(yè)務流程,實現高度自動化的業(yè)務處理和監(jiān)測資源共享機制,達到智能分析監(jiān)測數據、智能分配監(jiān)測任務、智能配置頻率資源、智能電磁頻譜態(tài)勢測報和頻譜全面動態(tài)掌控,全面提升無線電管理綜合能力。3 無線電監(jiān)測的現狀(1無線電技術應用現狀隨著無線電技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,無線電技術的應用領域已覆蓋了民航導航、通信、監(jiān)視系統(tǒng),海事VTS、AIS、VHF、HF、MF 系統(tǒng),漁政部門的VHF/HF 通信臺站,鐵路軌道交通的調度指揮及應急通信系統(tǒng),廣電部門的廣播電視無線覆蓋系統(tǒng),公安部門集群調度、應急指揮、視頻監(jiān)控系統(tǒng),氣象部門各類天氣探測雷達

3、、氣象衛(wèi)星站、氣象預警發(fā)射電臺,地震部門的無線遙測站、衛(wèi)星通信站,石油生產單位的集群對講、微波傳輸、衛(wèi)星通信等系統(tǒng),人防部門的短波、超短波通信和圖像傳輸系統(tǒng)等。如今,各種無線電技術在向國民經濟各行業(yè)和社會生活各領域加速普及。(2無線電監(jiān)測系統(tǒng)現狀傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測測向系統(tǒng)、統(tǒng)計分析系統(tǒng)、頻率臺站系統(tǒng)以及基本的地理信息系統(tǒng)組成,系統(tǒng)功能較為簡單。監(jiān)測測向系統(tǒng)能夠調用頻率臺站數據,完成非法臺站信號比對;但監(jiān)測測向功能較為單一,對業(yè)務的適應性不強。統(tǒng)計分析系統(tǒng)功能較為簡單,缺乏對業(yè)務分析和數據深度挖掘能力。系統(tǒng)缺乏對電磁環(huán)境監(jiān)測的評價、分析比對能力。系統(tǒng)缺乏對重點業(yè)務頻段保護性監(jiān)測和預警能力。

4、各業(yè)務模塊之間沒有形成完整的工作流程,自動化程度低。早期建設的業(yè)務模塊功能不夠完善,系統(tǒng)性能較低。比如,監(jiān)測數據量較大時,經常出現數據庫崩潰,造成監(jiān)測數據丟失。各業(yè)務系統(tǒng)使用的服務器等硬件設備較為陳舊,系統(tǒng)性能下降,無法支撐長時間不間斷的監(jiān)測和數據積累工作。(3無線電監(jiān)測工作面臨的困難和挑戰(zhàn)一般情況下,無線電監(jiān)測網由固定監(jiān)測站、移動監(jiān)測站、可搬移監(jiān)測站等多種站點組成,頻段范圍主要覆蓋20MHz 3000MHz。現有的無線電監(jiān)測系統(tǒng)雖然可以CHINA RADIO 2012.8單站工作,也可以多站點聯合工作,但還沒有形成有效的數據聯動機制。以往的無線電監(jiān)測主要集中在800MHz 以下模擬信號,但隨

5、著無線電技術的迅速發(fā)展,無線電業(yè)務使用的頻段在向高端延伸。同時,點對點的微波通信逐漸減少,取而代之的是廣播方式的寬帶無線接入;模擬通信逐步被數字通信取代;以簡單通話為主的無線專網,正在向以數據業(yè)務為主,可傳送圖文、動態(tài)畫面以及實現遠程遙控的方向發(fā)展。無線電技術應用日新月異的新形勢,對傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測方式帶來了新的挑戰(zhàn)。只有不斷提升無線電監(jiān)測的智能化水平,才能適應無線電管理工作的需要。4 智能無線電監(jiān)測分析(1智能無線電監(jiān)測智能無線電監(jiān)測系統(tǒng)具備智能監(jiān)測能力,監(jiān)測人員將監(jiān)測工作在系統(tǒng)中以任務形式定制,監(jiān)測站按定制時間自動啟動監(jiān)測數據采集,并完成數據保存和分析。根據任務定制的內容可以完成預警、態(tài)勢

6、分析、月報數據采集等功能。設備空閑時自動執(zhí)行任務,自動積累數據,提高設備利用率。實時監(jiān)測任務能夠自動中斷定制任務并優(yōu)先執(zhí)行,監(jiān)測人員可將站點視為空閑狀態(tài),不會對日常監(jiān)測工作產生影響。中斷的定制任務能夠自動恢復,并在網絡空閑時將監(jiān)測數據自動回傳至控制中心。定制任務的任務功能、設備參數、時間等項目可人工設置。可自動在規(guī)定時間內生成監(jiān)測月報、電磁環(huán)境報告等報表;也可在發(fā)現異常信號后,實時自動提交監(jiān)測、分析和定位數據報告。整體工作過程可自動完成,無須人工操作,具有更強的規(guī)范性,也可減輕監(jiān)測人員的工作強度。(2智能無線電干擾排查系統(tǒng)應為干擾排查提供必要的技術手段及智能處理能力。主要包括:系統(tǒng)可以根據干擾

7、申訴中的關鍵信息,包含頻率、位置、時間自動分析信號歷史情況,并給出參考數據;通過人工判別后,系統(tǒng)可以自動調集干擾區(qū)域內的監(jiān)測設備完成監(jiān)測信號功率、信號帶寬、識別信號調制方式等工作,并記錄其數據;系統(tǒng)可以自動選擇設備通過測向定位、時差定位等多種方式提供信號源位置信息。使用網格化監(jiān)測技術,為干擾排查提供快速和必要的數據依據。主要包括:依據網格化的信道占用度、預警信息、頻譜概況、臺站分布等數據,可以快速分析該干擾申述區(qū)域的頻譜歷史及其現狀,可對干擾排查提出參考依據和指導意見;網格化的監(jiān)測控制能力,為智能監(jiān)測數據采集和信號定位提供依據;在監(jiān)測測向設備不足的情況下,能初步定位干擾信號位置,減少干擾查處工

8、作量。監(jiān)測網實現網格化后,應為干擾排查提供指揮控制能力,包括監(jiān)測車的快速調動、視頻圖像的實時顯示等信息的快速共享,為領導決策提供參考依據。最后,通過系統(tǒng)自動采集和分析結果,輔以人工判別分析干擾原因,形成干擾排查報告。(3重大活動、重大事件、重要區(qū)域無線電安全智能保障隨著我國經濟社會的持續(xù)發(fā)展,大型外事活動、招商活動和體育賽事越來越多,無線電安全保障工作的任務日益繁重。在重大任務無線電安全保障工作中,應以智能化應急預案設計為核心,有機地整合頻率臺站資源、監(jiān)測網資源、電磁環(huán)境兼容系統(tǒng),使用網格化管理和分析技術,實現高效、可視化的重大活動無線電安全保障。重大活動無線電安全保障系統(tǒng)框架見圖1。圖1 重

9、大活動無線電安全保障系統(tǒng)框架圖在重大任務無線電安全保障工作中,系統(tǒng)可根據事件類型,自動生成保障預案。在通過技術分析驗證及領導審批后,以多種方式下達給保障執(zhí)行人員。保障執(zhí)行人員根據預案設計,在指定時間和地點調度監(jiān)測資源、頻率臺站資源完成保障工作。指揮人員在控制中心以可視化的形式,實時監(jiān)控保障工作的進展,并及時進行調度指揮。保障工作完成后,進行總結、分析,不斷完善預案庫信息,不斷提升保障水平。(4重要區(qū)域智能電磁環(huán)境保護對于重點區(qū)域、重要頻段,比如機場、碼頭、黨政機關等重要區(qū)域的航空、海事、高鐵GSM-R 以及集群調度頻段,必須通過主動監(jiān)測以保障這些區(qū)域的電磁環(huán)境處于正常狀態(tài),而不是在發(fā)現干擾信號

10、后進行查處。這就需要智能、動態(tài)地監(jiān)控這些區(qū)域的頻譜變化情況,能主動發(fā)現異常信號并進行預警。智能監(jiān)控:需要系統(tǒng)能對指定的保護區(qū)域自動進行保護性監(jiān)測,采集監(jiān)測數據建立樣本數據庫、輔助EMC、頻率臺站等信息,智能分析保護區(qū)域的電磁環(huán)境情況。當電磁 環(huán)境出現異常時,自動報警并及時通過短信等方式通知監(jiān)管CHINA RADIO 2012.8人員。網格化分析:保護區(qū)域具有不確定性(包括區(qū)域邊界、區(qū)域內的無線電業(yè)務分布情況、建筑物情況、監(jiān)測覆蓋情況等,需要系統(tǒng)能針對不同情況作出快速反應。備頻管理:重點區(qū)域電磁環(huán)境出現異常后,在干擾查處期間,系統(tǒng)應能智能分析和管理備用頻率,通過提供備頻確保重要無線電業(yè)務的正常運

11、行。網格化預警:預警應是有限區(qū)域預警,為電磁環(huán)境出現異常后的干擾排查提供數據依據。(5電磁環(huán)境態(tài)勢智能分析智能監(jiān)測系統(tǒng)應能夠進行精確區(qū)域的電磁環(huán)境評估,依據設定的條件,計算指定時間和范圍內目標的電磁環(huán)境情況,并以圖表的形式體現出來。可以將電磁環(huán)境評估結果向社會公布,提升社會對電磁環(huán)境安全的重視程度。(6對臺站的智能監(jiān)測和識別傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)只對空中信號的頻率、場強、帶寬、調制進行監(jiān)測或記錄整段頻譜情況。而隨著無線電技術的不斷發(fā)展,國防建設、政治活動、國家安全、文化建設等領域對無線電技術的依賴程度起來起高,對無線電監(jiān)測提出了更高的要求,僅監(jiān)測頻率、場強已遠遠不能滿足無線電管理工作的需要。由于每臺設

12、備發(fā)射信號的特征不同,像每個人說話聲音各有各的特征一樣,將來的智能化監(jiān)測系統(tǒng)要能識別出每臺設備的發(fā)射信號特征,對更換臺站設備而不換頻率的情況也能自動預警,監(jiān)測工作會更加趨于智能化。(7信號智能識別長期以來,我國的無線電監(jiān)測系統(tǒng)只能識別像尋呼、模擬對講機、模擬廣播等傳統(tǒng)的模擬信號。后來,模擬信號逐漸減少,取而代之的是寬帶數字通信信號,傳統(tǒng)的監(jiān)測方式和技術手段已不能適應形勢發(fā)展的需要。實現信號的智能識別是智能化無線電監(jiān)測的核心技術之一,信號智能識別可分兩層處理:無線電監(jiān)測設備層(底層,對信號處理的智能化要求是:監(jiān)測設備必須具備寬帶接收能力;監(jiān)測設備必須具備數字信號實時處理能力(包括基帶解調、數字濾

13、波、FFT、多功能解調以及01碼流的解碼等;監(jiān)測設備必須“在線”自動完成70%以上的報文解碼(不含解密;發(fā)現不明信號后能自動告警。在各級無線電監(jiān)測中心(高層配備了高級的人工智能軟件,可以采用“離線”的方式進行分析、識別來自底層上傳的疑難信號。(8數據高速聯動,頻譜資源智能掌控在現代無線電管理工作中,無線電監(jiān)測數據的存貯和分析是動態(tài)的,當大量用戶同時發(fā)起數據處理請求時,簡單的數據處理技術已經無法滿足實際工作的需要。通過云計算技術讓大量的數據高速聯動起來,完成監(jiān)測數據的傳輸、整理、分類、匯集,監(jiān)測數據的分布式存儲,以及數據深度挖掘、分析,通過后臺統(tǒng)計分析形成全網頻率資源評估報告,達到對頻率資源的全

14、面掌控,這已不是以往單站的概念,是整個監(jiān)測網的概念。需要展示某個頻段頻譜資源時,系統(tǒng)可自動提供該頻段的評估情況報告,哪些頻率可用、在哪些區(qū)域可用、哪些頻率不可用、在哪些區(qū)域被占用均一目了然,從而達到對頻譜資源的智能掌控。(9智能網格化智能無線電監(jiān)測系統(tǒng)必須具有網格化無線電監(jiān)測功能,以實現網格內的智能監(jiān)測、數據分析、電磁環(huán)境評估等精確管理,以及準確的頻率、業(yè)務指配和科學的頻率復用,這是新時期無線電管理工作的迫切需要。網格化的無線電監(jiān)測技術將為未來臺站指紋管理和認知無線電等技術發(fā)展提供技術基礎。網格化自動監(jiān)測:以網格為單位,自動監(jiān)測、實時預警;變被動監(jiān)測為主動監(jiān)測,提升管理能力。網格化數據分析:在監(jiān)測網格的基礎上,進行網格單位的頻段占用度、信道占用度以及最大、最小電平分布分析;根據最值分析,多網格協同進行信號網格定位。網格化頻率指配和復用:對于轄區(qū)業(yè)務(頻率,根據數字化網格劃分以及理論分析和實際監(jiān)測數據,結合頻率臺站數據,進行準確的頻率指配、臺站核準和科學的頻率復用分配。網格化電磁環(huán)境分析:可以網格為單位進行電磁環(huán)境分析,也可根據網格化數據庫數據以及多網格對比,在時域、頻域和空間域多個角度進行環(huán)境分析。5 結束語加強管理工作與技術手段的融合,探索智能化無線電監(jiān)測,提升監(jiān)測的自動化及智能化水平,降低監(jiān)測