[发明专利]一种分布式智能频谱监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种分布式智能频谱监测系统及方法，所述分布式智能频谱监测系统中的频谱监测节点形成了网络化的规模监测，监测范围更广，且能够实现利用多个节点，对监测目标采用基于TDOA的协同定位配合，同时对监测节点的结构作出改进，使协同定位的精度更高，发挥出了协同监测的高效率、低成本、高精度的优势。同时本发明监测方法中提出了一种多节点协同TDOA定位算法，能够进一步的提高定位精度。本发明系统和方法可为日常的无线电秩序管理工作打下坚实基础，保障用频设备在复杂电磁环境下的用频安全。

技术领域

本发明属于无线电信号频谱监测领域，具体涉及一种分布式智能频谱监测系统及方法。

背景技术

随着物联网的快速发展以及5G时代的到来，各类无线电设备数量激增，同时层出不穷的非法无线电设备给本就紧张稀缺的频谱资源环境带来了诸多不安全因素，这给日常的无线电秩序管理工作带来了极大的挑战。目前传统的频谱监测系统存在以下缺陷及紧迫性问题:一方面,现有的频谱监测系统中大多使用相互独立无法联网的频谱监测设备，如单点固定式或车辆移动监测，缺乏网络化规模监测，就单一设备而言，在实时数据处理速度有限的情况下，频率高分辨率和大带宽本身不可兼得，所以往往实际监测覆盖范围、精度和准确度不能均满足需求；另一方面现有的大多数频谱监测系统缺乏协同监测，不能挖掘更多可利用监测数据的价值。

国家知识产权局于2019年5月6日公开了一件公开号为CN109709396A、名称为“基于无线传感器网络的电磁频谱监测系统及方法”的发明专利，用于解决现有技术监测复杂电磁频谱空间准确度低的问题，其特征包括通过无线连接的频谱管理中心和若干网关节点，能够绘制节点监测的电磁频谱。但未对信号发射源的定位作深入研究。

国家知识产权局于2019年5月28日公开了一件公开号为CN109818694A、名称为“一种基于无线自组网的电磁频谱监测系统及方法”的发明专利，其特征包括多个用于对监测区域的电磁频谱进行监测的监测节点以及与所述监测节点进行数据交互的控制中心，其主要研究了监测发现异常信号，并进行粗略的定位，以缩小排查范围。

如今日益复杂的电磁环境下的频谱监测需求已从单个频率元素扩展到频率、时间、空间、信号、功率等其他多维元素，在传统的频谱监测系统存在上述缺陷的情况下，急需提出一种智能、新颖的频谱监测系统，它不仅包括传统的频谱数据采集功能，还应包含数据分析、协同监测定位功能。

发明内容

本发明的技术目提供一种分布式智能频谱监测系统及方法，以弥补现有技术的不足。

本发明的技术方案为：

一种分布式智能频谱监测系统，包括云中心和分布在监测区域中的多个频谱监测节点，各频谱监测节点分别与云中心通信连接，其特征在于；

所述频谱监测节点包括频谱监测接收机、卫星驯服钟、微型电脑和无线通信模块；

所述频谱监测接收机，用于接收监测目标信号发射源发出的无线电信号，其信号输出端和输入端与微型电脑的对应接口相互连接；

所述卫星驯服钟的信号输出端与频谱监测接收机、微型电脑的信号输入端分别连接，卫星驯服钟向频谱监测接收机输出10MHz的参考时钟和1PPS秒脉冲，使各节点的频谱监测接收机采样数据精确同步，卫星驯服钟在向频谱监测接收机发送1PPS秒脉冲的同时，将时间和其所在的位置信息发送给微型电脑；

所述微型电脑通过无线通信模块与云中心互联，微型电脑根据云中心下达的监测任务和控制指令，控制频谱监测接收机完成对其工作状态的配置，通过串口读取卫星驯服钟与1PPS同时发出的时间、位置信息，并将该时间、位置信息与频谱监测接收机当下传来的频谱采样数据一起打包成数据包，通过无线通信模块发送给云中心分析；

所述云中心利用多个频谱监测节点反馈的时间、位置信息对信号发射源进行基于TDOA的协同定位。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：