[发明专利]基于软件定义无线电技术的异常电磁信号分析系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于软件定义无线电技术的异常电磁信号分析系统及方法，属于信号检测、信号识别以及大数据分析等领域，解决对无线信号的监管控制时，依赖于人工对信号进行分析的问题。本发明包括信号捕获模块：在某一区域设置多个电磁信号采集点，采集同一频段范围内的电磁信号；预处理模块：将电磁信号进行傅里叶变换，得到频域数据，再将频域数据按时间轴与信道带宽进行双向切割，再转换为矩阵；分析模块：依次分析各矩阵，判断信道有无电磁信号，若有，提取该电磁信号的特征进行分析，判断该电磁信号是否为异常信号；定位模块：若为异常信号，计算异常信号的信号源的坐标信息。本发明还有对应装置的方法。本发明用于监管无线信号。

技术领域

一种基于软件定义无线电技术的异常电磁信号分析系统及方法，用于监管无线信号，属于信号检测、信号识别以及大数据分析等领域。

背景技术

随着移动设备的普及，无线信号已经覆盖到人们工作生活中的各个角落，但因为缺少对无线信号的监管技术，伪基站、伪电台等无线信号的滥用对人们的经济财产，甚至是社会的稳定都造成了很大的影响，软件定义无线电技术的提出就为电磁信号的监管提供了很好的方法。

软件无线电(software radio)的概念最早是从20世纪90年代初开始流行起来，它要求将2MHz-2000MHz的无线信号全部接收下来进行量化，转化为数字信号用软件来处理。软件定义的无线电(SDR)则是基于软件无线电的概念提出的，它并不要求将2MHz-2000MHz的无线信号全部捕获下来，而是根据需要自定义捕获频率及范围。在2001年，软件定义无线电被提名为今后无线通信发展极有可能的方向。

现有方法大多依赖于人工对信号进行分析，这会消耗大量的人工资源，且准确率依赖于分析人员的经验，分析效率也有所不足，对一些恶意信号无法做到及时的反应。

发明内容

针对上述研究的问题，本发明的目的在于提供一种基于软件定义无线电技术的异常电磁信号分析系统及方法，解决现有技术对无线信号的监管控制时，依赖于人工对信号进行分析，消耗大量的人工资源，且准确率依赖于分析人员的经验，分析效率低，对一些恶意信号无法做到及时的反应的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于软件定义无线电技术的异常信号分析系统，其特征在于，包括：

信号捕获模块：在某一区域设置三个以上的电磁信号采集点，采集同一频段范围内的电磁信号，即多个采集点采集同一范围的电磁信号；

预处理模块：将采集的电磁信号进行傅里叶变换，得到频域数据，再将频域数据按时间轴与信道带宽进行双向切割，即横轴上按信道进行分段后，再在纵轴上按时间序列分块，得到多段信道，每段信号内有对应的多个时间序列，将每段信道内的各时间序列转换为矩阵，得到每段信道内的多个矩阵；

分析模块：依次分析各矩阵，判断信道有无电磁信号，若有，提取该电磁信号的特征进行分析，判断该电磁信号是否为异常信号；

定位模块：若分析模块分析到某电磁信号为异常信号，采用三点定位方法或四点定位方法来计算异常信号的信号源的坐标信息。

进一步，所述预处理模中的矩阵由信号负载和信号持续时间生成，其中信号负载为横轴上按信道进行分段后的功率，信号持续时间为各时间序列。

进一步，所述分析模块的实现方式包括如下步骤：

计算各矩阵的每一行的方差，将方差与给定的阈值进行比较后来度量电磁信号的变化率，判断信道有无电磁信号；

若有电磁信号，计算电磁信号在不同采集点的功率差值变化，通过功率差值变化来度量该电磁信号的衰减率大小；

若有电磁信号，对有电磁信号的信道进行特征提取，特征包括信道内电磁信号最长持续时间、电磁信号最大间隔、数据块中有电磁信号的部分占比、电磁信号载荷量和电磁信号衰减量；