电磁频谱监测管理算法研究及系统软件实现

发布时间：2019-07-23 08:59

【摘要】：随着无线电技术的飞速发展,电磁设备越来越多的被投入使用,越来越多的测试结果分析显示,逐渐增多的频谱需求和频谱利用率低下之间的矛盾越来越突出,导致电磁频谱的需求在日益增加,电磁环境也在日趋复杂和恶劣。本文以原有系统软件架构为基础,以频谱分析仪为硬件平台,以TCP/IP为传输通信协议,设计开发了基于C/S架构的电磁频谱监测管理系统。首先,分析原系统架构,提出其不足之处,针对本系统提出功能需求和性能需求。提出软件总体设计方案,确定系统端和仪器端软件设计方案。其次,本系统的关键技术在于频谱监测管理的算法研究。针对原系统中固定单一门限存在的不足,本文提出了自适应信号搜索识别算法,其根据各个信道的信噪比自适应确定不同的门限值进行信号的搜索识别。在进行电磁频谱分配时,要保证能够高效的解决目用频用户接入频谱孔洞,以使用户能够在最短时间内接入并且保证接入点最优,基于此本文提出了频谱池接入策略和经过改良的最优适配法。本文对上述算法使用了MATLAB仿真软件进行了仿真,并对仿真结果进行了分析和比较。最后,系统的软件部分采用高级计算机语言C++开发,以追求可复用、可重构为架构前提,设计开发了电磁频谱监测管理系统软件。此软件在教研室原有软件基础上,设计并开发了基于监测和管理功能的模块,采用C/S架构的通信模式,完成远程监控和控制的功能。本文开发的基于Winsock的网络通信接口封装成通用的接口函数,其不依赖于具体的硬件平台,不仅适用本仪器硬件平台系统通信传输,对于一般基于TCP的通信接口也适用。经过系统测试验证,电磁频谱监测管理系统能够满足电磁频谱监测和管理的功能,达到了项目需求的性能指标,人机交互友好,便于实际操作。
【图文】：

电磁频谱监测管理系统组成架构

图 2-1 电磁频谱监测管理系统组成架构电磁频谱监测管理系统由系统端和本地仪器端两部分构成。其中系统端负责对现场实时数据的监测、分析、显示以及远程控制本地仪器；本地仪器端负责采集现场数据，并通过 LAN 总线传输到系统端。本地仪器端通过 LAN 接口可以搭载不同仪器厂商的频谱分析仪，其不局限于具体的硬件。本系统主要由多套 PXI 实时频谱分析仪、测向机、服务器、报警装置、监测天线、测向天线、UPS 电源、磁盘阵列和打印机等设备组成，其系统架构组成方案如图 2-1 所示。2.2 原有系统架构分析2.2.1 原有系统功能结构分析本文是在教研室原有软件基础上开发的。通过研究教研室原有系统版本，给出其功能结构，如图 2-2 所示。

原有系统功能结构图

图 2-2 原有系统功能结构图由图 2-2 所示，原有系统由三个模块构成，A、B 模块为教研室自主析仪模块，，C 模块为测向模块。A 模块负责监测报警功能，如模板报警和电平线报警，B 模块负责测量分析功能，C 模块负责测向定位功根据对原有系统功能结构分析可知，其不足之处如下所示：(1)针对异常信号的搜索识别，采用电平线报警模式，其采用固定门别。在复杂的电磁环境下，针对目标频段多信道情况，各个信道的若采用固定门限电平值，其不能很好的检测出所有可疑信号，进而概率。(2)缺乏对电磁频谱资源的管理工作。由于电磁频谱的日益匮乏，而益增多，所有针对频谱资源的管理工作显得尤为重要。如何高效的的接入策略，是本文研究的重点内容。(3)原有系统 B 模块中，在与仪器端通信时，数据传输量非常大，常象，而且屏幕刷新异常情况凸显。(4)原有仪器端通信模块在进行通信连接时，十分复杂，而且通信链
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM935.21

【参考文献】