[发明专利]基于无线传感器网络的电磁信号监测方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网应用管理领域，涉及一种分布式电磁信号监测的方法，具体为一种基于无线传感器网络的电磁信号监测方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)是当前国际上备受关注的、多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络技术具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防空反恐、微型区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。

电磁频谱空间是最复杂的空间之一，自然界的各种物理现象都会产生不规则的干扰频率，而且干扰的种类，频率范围，持续时间都没有规律。随着科技的发展，在各行各业及军事场景下，无线射频技术应用的日益增多，空间电磁信号变得更加拥挤和复杂，这给区域内电磁信号的监测、管理、分配和使用带来了诸多问题。

为保障频谱资源合理有序的使用和无线通信网络的正常运行，需要运用先进的技术手段和设施，针对空间电磁环境状况进行分析与评估。传统的集中式台站电磁信号监测设备体积过大，不利于室外监测，造价过高，当监测设备距离信号源超过一定距离时会造成监测结果不准确。利用无线传感器网络进行分布式监测有着诸多优点，价格较为低廉、由于体积小便于布设，传感器监测节点可以距离信号源更近、监测电磁信号的频段更为广泛。

发明内容

本发明的目的是改进传统的台站集中式不利于室外监测不易布设的缺点，提供一种分布式的无线传感器网络电磁信号监控系统的实现方法。

一种基于无线传感器网络的电磁信号监测方法，包括以下步骤：

(1)构建基于无线传感器网络的电磁信号监测系统，所述的电磁信号监测系统包括电磁信号监测层、信息汇聚层和信息处理中心层；

(2)系统开始工作后，信息处理中心层的中心节点向信息汇聚层的各汇聚节点下发监测策略，监测策略包括监测时间、信号调制类型、中心频率、带宽、波特率信号特征参数；

(3)信息汇聚层的汇聚节点接收信息处理中心层的中心节点下发的监测策略并转发给本簇的电磁信号监测层的监测节点，电磁信号监测层的监测节点收到监测策略后配置本节点并按照策略开始监测任务；

(4)电磁信号监测层的监测节点通过携带的探头对空间电磁信息进行监测，并将监测结果上报到对应的信息汇聚层的汇聚节点，信息汇聚层的汇聚节点对监测信息完成部分信息融合后上报给信息处理中心层的中心节点，信息处理中心层完成对监测信息的最终融合并形成态势、文字、图片类型的输出；

完成本次电磁信息的监测。

其中，所述的电磁信号监测层是无线传感器网络的最底层，由监测各个频段电磁信号的传感器节点组成，监测节点通过分簇的方式把监测区域分成若干部分，每个部分作为一个分簇；监测节点将监测到的电磁信号传送到其簇首节点也就是对应的汇聚节点。

其中，所述的信息汇聚层的汇聚节点作为整个无线传感器网络的簇首接收信息处理中心的监测策略，同时将本簇内电磁信号监测节点监测的数据部分融合后转发到信息处理中心层的中心节点。

其中，步骤(3)中，当电磁信号监测层的某个监测节点不能正常工作时，该监测节点向对应的信息汇聚层的汇聚节点发送通告消息，该汇聚节点将在本簇内选择其他监测节点进行监测。

附图说明

图1电磁信号监测系统拓扑示意图；

图2电磁信号监测系统组网流程图；

图3电磁信号监测流程图；

图4态势分析流程示意图。

具体实施方法

以下结合附图及实例对本发明作进一步说明：

一种基于无线传感器网络的电磁信号监测方法，包括以下步骤：

(1)构建基于无线传感器网络的电磁信号监测系统，所述的电磁信号监测系统包括电磁信号监测层、信息汇聚层和信息处理中心层。

图1为电磁信号监测系统拓扑示意图，系统采取分频段监测、分级汇总和告警上报相结合的工作模式，采用基于集中配置管理和处理的分级分布式传感器网络总体架构。网络系统包含以下网络设备：各频段电磁信号监测节点、信息汇聚节点、信息处理中心节点。电磁信号监测节点携带频谱监测模块对周围空间中的电磁信号进行监测，协同工作以实现全频段内的信号监测要求；信息汇聚节点不具备监测能力，具备较强的信息处理和传输能力，负责实现本区域内各感知节点的接入及数据的聚合、查询、管理；信息处理中心节点负责整个传感器网络系统的管理和集中配置，提供分布式数据聚合和信息融合的能力，以支持协同信号识别分类和定位跟踪功能。