- 相關推薦
網格化無線電監測網絡分析論文
2017年11月14日，“喀什市網格化無線電監測網絡”項目建設通過了最終驗收并投入正式使用。這是新疆維吾爾自治區范圍內興建的第一個多種無線電監管技術結合應用，集固定監測站、車載移動監測站、網格化監測節點、升空監測平臺、無線電信號管制設備和無線電監管指揮控制中心系統等多種無線電監管設備、系統于一體的新型地市級城市無線電監管網。也是自治區無線電管理局、無線電監測中心及喀什地區無線電管理局立足新形勢下新疆及喀什地區無線電管理工作實際，全面貫徹落實國家及自治區無線電管理“十三五”規劃的一項重要舉措和摸索自治區地市級無線電管理技術設施建設的一次新嘗試。本文將從技術、戰術應用層面，對“喀什市網格化無線電監測網絡”做一粗淺的分析。
1項目基本情況
喀什網格化監測網絡項目主要由北京世紀德辰、成都國蓉科技、新疆同晨信息等公司中標承建或提供設備，項目建設工程主要包括新建16個20MHz～6000MHz的網格化監測節點、兩套由遙控無人直升機和系留氣球搭載的升空無線電監測平臺、5套針對重點保障區域和通用/專項無線電業務的固定無線電管制系統、1套基于自動化監管作業控制、智能化數據綜合處理的B級無線電監測指揮控制中心系統和實現新建系統與已建系統的聯網等六個方面。通過該項目建設，最終在喀什市區及重點監管區域構建一個具備一定自動化作業控制和智能化數據分析、處理和監測預警能力，固定、移動和空中監測相結合，無線電監測、管制一體聯動的新型區域無線電監測管制網（項目系統架構如圖1所示）。喀什網格化監測網絡項目的技術重點、難點主要集中在五個方面：
1.1實現網內設備作業的統一控制、調度
通過新建的監測指揮控制中心系統，對網內新建的16個網格化監測節點、兩套升空監測平臺、5套無線電管制系統、8套已建固定監測站、1套移動監測站實施監測、管制作業的統一控制、調度，構建固定-移動、大站-小站、單機-多站、空中-地面、監測-管制等多種作業組合形式、多種技術手段結合應用的新型城市無線電監管網絡。
1.2實現網內所有設備的聯網和數據共享
依據新疆版無線電監測網傳輸協議（XJ-RMTP）將喀什已建的9套不同廠家生產的無線電監測（測向）設備納入新建的喀什網格化監測網絡，以實現不同品牌“異構”監測設備的聯網運行和數據共享。
1.3實現網內無線電監管系統作業的協同聯動控制
通過有線、無線通信手段相結合和統一作業控制指令等措施，實現監測作業、協同定位和無線電信號壓制、警示等多種設備作業的聯動，“監測-管制”一體化，以全面提升喀什網格化監測網絡設備、系統在頻率資源使用監管、無線電發射臺（站）工作監管、查處無線電干擾、反制考試無線電作弊、打擊“黑廣播”、重大活動無線電安全保障以及應對突發事件等工作中的保障、服務能力。
1.4初步實現喀什網格的自動化作業控制
通過基于日常無線電監測作業需求和作業規范的“監測作業任務定制設計”和自動化控制技術，實現日常無線電監測作業、監管聯動作業的自動化，將工作人員從繁重的“人工手動作業”中解放出來，并進一步提高喀什日常無線電監管工作的質量和效益。
1.5實現常規無線電監測數據處理智能化
根據常規無線電監測作業對信號、頻譜、數據分析、處理的條件、要求和作業流程等，運用人工智能技術實現日常值守無線電監測的信號比對、識別和數據分析、處理的智能化，進一步提升監測數據、信息、情報在無線電管理工作中的實際應用價值，并初步實現對喀什重點無線電業務、重點監管區域“異常”無線電行為的自動預警。從項目建成交付和幾個月試運行的實際情況來看，喀什市網格化無線電監測網絡項目建設基本達到了預期設計目標，實現了各種無線電監管技術手段的結合應用和運行、作業的統一指揮與控制，使喀什市無線電監管網的整體作戰能力和重大任務無線電安全保障能力都有了全面的提升，在實際應用中也顯現出十分明顯的技術特色和優勢。
2項目技術特色
新建成的喀什網格化監測網絡項目，是一個集固定監測、移動監測、網格化精細監測、空中監測于一體，多種測向、定位技術結合應用，無線電監測、管制作業聯動，并具備一定監測作業自動化控制、監測數據智能化處理、異常情況自動預警等能力的新型城市無線電監管網絡。其技術特色主要體現在以下四個方面：
2.1實現了網內不同品牌、型號異構設備、系統的聯網運行和數據共享
異構無線電監測設備、系統的聯網運行和數據共享，是長期困擾各級無線電管理部門的頭痛問題。新建的“喀什市網格化無線電監測網絡”項目的聯網工程涉及新建的16套監測節點設備、兩套升空監測平臺、5套無線電管制設備、1套B級監測指揮控制中心系統和已建的8套固定監測（測向）系統、1套移動監測測向系統。這33套設備、系統分別由國內5個行業廠家提供、承建，其中既有國產設備，也有進口設備；種類繁雜，產品架構和驅動、控制指令在設計、編程上存在很大差異，設備作業中生成的數據格式也各不相同。在此之前，所有設備只能在原承建商開發的應用軟件上獨立運行作業，既無法實現作業的統一指揮、控制，也難以進行數據融合、集中存儲與共享，使無線電監管網絡的整體監測能力、效益都大打折扣。為了解決這一問題并充分發揮不同廠家設備的技術優勢，自治區無線電管理部門根據新疆無線電的發展現狀和趨勢，在國家監測中心頒發的無線電監測網傳輸協議（RMTP1.01）基礎上，擴充控制指令制定了新疆版無線電監測網傳輸協議（XJ-RMTP），統一聯網標準，提高了監測設備聯合、協同執行監測任務的能力。在喀什市網格化無線電監測網絡建設過程中，我們以項目主要承建商為設備聯網主要技術責任方，由喀什局出面協調各設備供應商在各自已建的設備、系統中增加符合XJ-RMTP標準的接口程序。由新建網格化無線電監管網絡指揮控制中心系統承建商提供滿足XJ-RMTP的控制服務，通過各集成商提供的標準接口程序實現了不同廠商設備監測作業的標準指令控制與數據獲取。其聯網方式如圖2所示。聯網工程完成后，不僅實現了通過監測指揮控制中心應用軟件對喀什地區所有固定監測站、移動監測車、升空監測平臺、無線電管制系統、遠程監控系統的訪問和作業控制，達到了互聯互通目標，還可根據實際監測應用需要，統一控制網內任意固定站點可與移動監測車、升空監測平臺臨時組合，對指定無線電信號進行實時多站立體聯合、協同監測和測向定位，從而大大提高了查處非法信號和無線電干擾的時效和準確率。同時，還實現了所有設備回傳監測數據的格式統一，這為后期監測數據的深度分析，挖掘有用信息、情報，從技術上提供了有力支撐。
2.2可實現基于自動化控制的日常無線電值守監測作業
喀什市網格化無線電監測網絡的設計充分考慮了系統的自動監測作業需要，監測指揮控制中心系統設計了“常規值守”“實時監測”“響應監測”三類任務的自動化監測作業功能：（1）“常規值守自動監測”功能，主要用于全頻段范圍及重要頻段、業務的日常值守監測。網內的各個監測站點，均可按監測指揮控制中心預先定制的監測任務及其要求（頻段、業務、起止、時長、參數等），各有側重地自動進行所分配任務的定時“值守”監測作業以及指定無線電頻段、業務的定時“蹲守”監測作業，以及時發現值守、蹲守頻段、業務的無線電異常情況。（2）“實時任務自動監測”功能，主要用于臨時任務的自動監測。當用戶根據需要新定制監測任務后，系統中相關站點可根據定制任務和啟動指令，自行中斷正在執行的“常規值守自動監測”任務，實時轉入用戶新定制任務的自動監測作業，直至任務完成后又自動恢復到“常規值守自動監測”作業狀態。（3）“異常響應自動監測”功能，主要用于發現“異常情況”后的多站協同、聯動監測，即喀什市網格化無線電監測網絡內的各個監測站在執行“常規自動監測作業”任務過程中，如發現“異常情況”（預先設置的異常情況等），系統可自動調集相關監測站點對其進行協同監測、定位、取證。任務完成后，相關監測站點自動恢復到原有的定制任務作業狀態。基于以上自動化監測作業功能，喀什市網格化無線電監測網絡系統在日常監測中可自動完成20MHz～6000MHz范圍全頻段掃描“值守”監測和針對對講機頻段、廣播電視頻段、公眾移動通信頻段以及其他專項業務、重點頻段的主動定時“蹲守”監測，實現基于時域、地域、頻域、專項業務的多維度的自動無線電監測作業，全面掌握監測覆蓋范圍內的無線電頻譜資源使用情況，及時發現異常情況和無線電干擾。監測指揮控制中心既可按定制任務啟動自動監測作業，亦可區分設備定制作業任務，指定需要采集的數據、任務優先級、任務的執行時間、設備工作狀態設置等，實現監測數據自動采集與保存，自動生成標準格式的各類監測報告。
2.3具備基于多種技術結合應用的無線電信號精確定位能力
喀什市網格化無線電監測網絡系統在設計上除了傳統的相關干涉儀測向、定位外，還利用監測站點的網格化布局優勢，增加了到達角度（AOA）、到達時間差（TDOA）和到達功率（POA）三種定位功能，通過多種測向、定位技術的結合應用，最大限度地提升了整個監測網絡系統對無線電信號的定位精度和準確率。（1）相關干涉儀測向。利用喀什已建設的相關干涉儀測向固定站和車載移動站，通過快速切換天線陣內的測向天線元提供已截獲信號的方位。其優勢在于無須同步處理即能夠給出比較準確的來波方向且抗波前失真效果較好。同時充分利用固定測向站架設位置高、空間阻擋少的優勢，可獲得比較理想的測向結果。（2）到達時間差定位（TDOA）。TDOA定位是經實踐證明有效的信號定位技術之一。該項技術通過時域同步捕獲功能來確定不同位置的同步監測接收機上同一信號的相對到達時間差，從而實現對信號的定位。該技術是在大面積范圍內進行定位的最優方案。兩個監測節點接收機可提供兩個維度（近似于沿雙曲線）的定位概率，而三個或以上的監測節點接收機則可提供對限定區域或限定點的定位概率。憑借更好的信號相關性屬性，TDOA對信號（尤其是寬帶調制信號）可定位到一個更狹小的區域。TDOA的另一個顯著優勢是，對相關性的處理增益可成功定位接近或者位于接收機本底噪聲以下的信號。TDOA定位結果與相關干涉儀測向結果相結合，進而提供了更精準的定位性能。（3）到達功率定位（POA）。POA是一種比較簡單的定位技術，它使用頻域同步捕獲功能來確定和對比不同位置監測節點接收機上信號的瞬時相對功率，并利用一定距離內收到發射器信號的功率會快速下降的原理，推算出信號發射源的位置。POA技術是相對較小范圍內的定位優選。POA要求使用三個或以上監測節點接收機來確定對單個點的定位概率，增加接收機數量可顯著提升信號定位的質量。POA對任何射頻傳輸類型都有效，范圍包括從未調制的載波信號到窄帶或短脈沖的脈沖傳輸，因為該技術僅依賴于接收到的射頻功率。（4）多重技術結合定位喀什市網格化無線電監測網絡系統支持在多個目標頻率上同時執行多個信號的多重技術定位應用，多重定位結果均可在系統配置的電子地圖上疊加顯示（包括矢量或概率熱力圖），從而可輕松地實現信號定位的可視化效果和執行分析。繪圖工具具有全縮放工具和同時顯示多張地圖的功能，加上提供的數據疊加技術，可進行輔助定位分析。多重定位技術的結合應用，使“喀什市網格化無線電監測網絡”系統的信號定位精度可達到200米范圍以內（如圖3所示）。
2.4可實現基于無線電信號智能識別技術的日常無線電監測預警
鑒于喀什地區特殊的地域位置、社會環境以及維護國家安全無線電監管的實際應用需要，喀什市網格化無線電監測網絡系統在設計上將智能信息處理新技術與無線電管理實際需求相結合，增加了一定的無線電信號智能識別和異常情況自動預警功能。一是通過自動化的監測數據采集、傳輸、儲存功能，可實現監測覆蓋區域電磁環境樣本數據的自動采集。所有監測設備在監測控制中心的控制下可利用日常值守監測和任務空閑自動進行標準監測數據的采集工作，并將采集到的原始數據經過初步篩選、融合、壓縮后回傳至中心，經監測控制中心系統的分析、判斷、處理，形成相對可信的本地監測樣本數據，為后期的信號智能比對、識別奠定基礎。二是采用人工智能技術實現監測數據處理。喀什市網格化無線電監測網絡系統的各個監測站每天都會采集、生產大量的監測數據、日志數據、工作狀態數據等，這些數據的積累將為后期的智能信號識別、決策分析提供依據。監測數據的智能化處理遵循了“分布式存儲、集中處理”的原則，通過“數據預處理”“數據融合”“數據分析與整理”“數據挖掘”四個智能化數據處理階段，分別完成“基于人工智能技術和深度學習能力”的數據分類和信號識別；從時域、空域、頻域三個維度進行監測數據融合、除冗。通過定性分析和整理，形成“信號樣本”“設備樣本”“合法臺站”“非法臺站”“違規臺站”“不明臺站”“工作日志”“設備狀態”等一系列信號比對、分析需要的數據庫。最后通過基于大數據處理理念的“相關性分析”“時序預測”“綜合評價”等技術手段，進行監測數據的深度分析應用（監測數據處理流程如圖4所示）。三是智能化的監測站點調度和SOI信號提取。為保證獲取數據的多元性和完備性，網內設備的任務是根據實際情況由監測指揮控制中心來調度完成的。為完成調度，系統具備SOI信號提取和自動調度兩大功能，系統可自動搜索關注頻段內出現的信號特征，智能分配、調度相鄰站點對信號聲音進行協同監測，采用智能“聲音模式識別”技術，自動識別出高頻度出現的信號或敏感內容信號，自動追蹤平時鮮見的無線電異動，并依據“非法信號監測識別模型”，對該信號自動進行相關定性分析、判斷和自動測量、錄音、定位、追蹤、取證等作業，對達到設定“門限”以短信、聲音等多種方式進行告警。實現基于“無線電異動”情況的無線電監測自動預警功能。
3小結
喀什市網格化無線電監測網絡項目是自治區無線電管理部門針對新疆實際，摸索地市級城市無線電管理技術設施建設路子的一次探索和嘗試。其中既取得了許多可圈可點的成績，也存在著一些需要進一步改進、完善的地方。實踐證明：將自動化控制、人工智能、大數據、“互聯網+”、云計算等現代新技術、新概念應用于無線電管理技術設施建設，對于實現我國及新疆地區無線電管理現代化、有效解決地市級無線電部門人少任務重的窘境、進一步提高無線電管理工作的質量和效益，具有十分重要的意義。同時，通過這個項目建設使用，也再次提醒我們，無線電管理技術設施的現代化仍然離不開基層無線電管理部門一線工作者高度的職業責任感和對工作積極、認真、負責的態度。“人的主觀能動性＋設備的現代化＋長期的工作實踐經驗積累”三者的有機結合，仍將是我們做好基層無線電管理工作的最佳模式。
【網格化無線電監測網絡分析論文】相關文章：
無線電監測與計算機網絡信息安全保密論文10-10
網格化管理方案11-21
鄉鎮網格化治理方案04-03
社區治理網格化方案04-03
網格化社區治理方案04-03
基層治理網格化方案04-03
物業網格化管理方案04-03
網格化管理宣傳的方案04-03
網格化實施方案01-05