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无线电监测系统的软件设计与实现

作　者: 邢仁超
导　师: 魏志成
学　校: 河北师范大学
专　业: 无线电物理
关键词: 无线电监测零中频接收机数字滤波器 FFT 信号识别解调
分类号: TN98
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着无线电通信业务的发展,有效地利用频谱资源已成为人们普遍关注的问题。在日常生活中人们可以通过各种媒体获得信息,以便决定自己的行动。在人类传递信息的所有媒体中,无线电具有诸多优点,如使用灵活、方便、受限制较少、开放性等等,因而被广泛传播。为了人们能有序的生活,政府的管理部门需要监测那些危及社会的活动,例如非法的电磁辐射,它可以破坏大众传媒并传播有害信息,然后通过这些手段达到不正当的商业目的。显然,无线电管理委员会对这些非法的电磁辐射进行监测管理是必要的。无线通信和卫星通信技术在数量和种类方面都在急剧增长,因而对监测射频频谱技术提出了前所未有的挑战。我们并不总是可以知道所感兴趣信号的位置以及这些信号会何时出现,而且这些信号可能持续的时间很短,功率又很低,所以可能会有很多有着不同频率、持续时间和带宽的信号妨碍我们识别感兴趣的信号。未来要求的无线电监测系统需要极高的射频搜索速度和分辨率,因为系统监测宽频谱的速度越快,我们就越有可能看到持续时间较短的信号。高分辨率系统能够在接近其他大信号的位置找到我们感兴趣的信号,或者是在接近本底噪声的位置找到低电平信号。所以,现代的监测系统需要有较高的速度和分辨率来找到持续时间较短的信号和隐藏的信号。接收机每秒钟能够生成几万个数据点,但是其中只有很少的数据点是我们所感兴趣的,因此系统需要提供一些可靠的工具筛选出所收集的数据,并从极少的关键传输数据中获取信息。本监测系统用于管理本地和远端的无线电监测设备,收集本地和远端设备的监测数据,并提供分析处理工具,从而呈现给用户一个可视化的管理操作平台。系统对无线电台站发射信号的ITU参数,如频率、带宽、场强、调制模式等进行监测,对声音信号进行监听,对发射信号进行识别确定,对频率利用率和频道占用度进行统计,分析信号利用情况,以便更合理、有效地使用频率资源。通过对接收到的非法信号分析识别,进一步对干扰源测向定位,排除干扰,查处非法电台和非核准电台,保证通信系统的业务安全。文章以无线电监测的相关技术为主要研究对象,对其中的几个关键技术做了深入研究:第一,对调制信号的监测与测量,主要包括已调信号的相关参数测量,调制信号的解调,信号调制方式的自动识别等;第二,对数字化零中频接收机的接收信号做进一步的分析处理,对接收到的信号进行测量,并对感兴趣的信号进行进一步监听或者识别;第三,对信号辐射源的测向,并对监测到的信号进行实时记录。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 项目背景及意义  10-12
  1.2 国内外现状  12-15
  1.3 本论文的内容  15-16
2 无线电监测系统总体设计  16-22
  2.1 总体结构体系  16-17
  2.2 系统网络架构  17-18
  2.3 系统组成部分  18-19
  2.4 系统主要功能和功能划分  19-22
3 数字接收机原理  22-32
  3.1 超外差接收机  22-26
  3.2 零中频接收机  26-28
  3.3 数字化零中频接收机  28-32
4 无线电监测系统的软件设计  32-52
  4.1 数字滤波器的设计  33-36
  4.2 快速傅里叶变换  36-39
  4.3 信号识别  39-48
    4.3.1 模拟调制信号识别  40-45
    4.3.2 数字调制信号识别  45-48
  4.4 解调  48-51
    4.4.1 AM 解调  49-50
    4.4.2 FM 解调  50-51
  4.5 带宽  51-52
5 软件实现部分  52-68
  5.1 设备层与应用层的通信接口  52-57
    5.1.1 底层协议与通信规则  52-54
    5.1.2 通信信息帧规则  54-57
  5.2 “粘包”的处理  57-61
  5.3 异常处理  61-63
    5.3.1 异常的种类  61-62
    5.3.2 异常处理措施  62-63
  5.4 无线电监测系统的软件实现  63-68
6 总结  68-70
参考文献  70-74
后记  74-75
附录 1:8 位CRC校验参考算法的VC实现  75-77
附录 2:Kaiser滤波器的VC实现  77-80
附录 3:FFT的 V 实现  80-82

无线电监测系统的软件设计与实现

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