[发明专利]基于隐马尔可夫模型的调频广播信号报时特征识别方法

说明书

本发明公开基于隐马尔可夫模型的调频广播信号报时特征识别方法，本发明涉及无线电监测领域，解决根据频谱特征如何识别广播整点报时的新技术问题。本发明能够仅仅采集多帧整点时段的频谱数据用以训练模型，然后仅需要对整点时刻进行监测即能完成报时特征识别，显著并实质地，降低了数据处理量，加快了“黑广播”自动发现速度；本发明不受地区和时间的限制，节省人力，有助于提高查找黑广播效率；由于整点报时是区分合法广播与“黑广播”的重要指标之一，因此本发明可用于减少“黑广播”的频点的查找数量，增加对“黑广播”识别的准确率。

技术领域

本发明涉及无线电监测领域，具体涉及基于隐马尔可夫模型的调频广播信号报时特征识别方法。

背景技术

无线电广播是许多地区和人群获得信息的便利途径。然而，一些不法商贩私设电台广播不科学、虚假、低俗的“黑广播”。“黑广播”会干扰正常无线电秩序，侵犯公众合法权益，诱骗科学意识不强的人群(如老年人)，甚至可能干扰航空频段引发重大事故。由于“黑广播”是不法商贩的一种违法行为，因此“黑广播”的播放频率、播放时间和播放地点都极具隐蔽性和不确定性，这给实际确定“黑广播”的播放频率、播放时间和播放地点带来极大困难，依靠人工排查不仅费时费力，而且无法及时发现“黑广播”。目前对“黑广播”的查处主要依靠集中整治或投诉等被动方式。本发明实现了将报时特征作为合法广播的标志，减少了疑似“黑广播”的频点数量，提高了对“黑广播”自动监测的识别率。

广播整点报时是指广播电台在整点通过鸣“嘀”并播报时间的一种报时方式。在文件GBT4961-1999《广播报时信号》和GYT219-2006《广播信号嵌入时间码规范》中对广播报时有着规范的要求。将全国广播电台的报时模式总结为传统报时法、提前报时法和其他报时法。本发明根据整点报时是否含“嘀”将报时模式分为传统报时模式和不含“嘀”的报时模式。由于“黑广播”多以录播形式播出，不存在整点报时，而多数合法广播在整点时刻进行报时。因此可通过识别整点报时，识别合法广播，减少“黑广播”的判断数量。

通过频段扫描数据的光谱图可观察到各个调频广播的报时模式(见图1)。实际监测过程中可使用频段扫描数据同步分析所有信号。本发明用频段扫描数据识别报时特征。在实际监测过程中识别整点报时存在以下难点：

1)由于报时模式的多样性，各频点报时开始和结束不同步，报时持续时间长度不同(见图1)；

2)由于设备原因，在采集过程中数据丢失不可避免，相同时间无法获得相同的频段扫描数据帧数；

3)数据采集速度很快(15～40ms一帧数据)，如果在数据采集过程中产生偏差会使两个序列产生较大差异；

4)相邻的两个信号频点可能对彼此产生干扰。

综上所述，包含整点报时的整点时刻频段扫描数据具有以下特点：序列长度不固定；序列之间有错位；序列包含噪声。由于欧式距离对噪声十分敏感，不具备对时间轴伸缩处理的能力，不能很好地处理模式相似性度量。因此，传统的模式匹配方法误差较大。隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)是一种统计模型，拥有牢固的统计学基础和训练方法，适合时序建模，可有效处理上述问题中的随机性和不确定性。