5.8G无线电干扰定位系统分析与设计

徐祎

摘要：近两年我国已基本全面形成了以5.8G频点为基础的ETC系统，然而该系统较少考虑到无线电干扰问题。本文分析了可能发生的无线电干扰情况，并设计了一套基于物联网技术的5.8G无线电干扰定位系统。当ETC系统出现问题时，能够帮助高速公路管理人员快速了解周边环境中ETC频段射频信号的分布情况，并对无线电空间中的干扰源进行初步定位分析，尽快排除无线电干扰问题。

关键词：无线电;干扰定位;系统设计

中图分类号：TP391     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）34-0048-02

Abstract： In the past two years， China has basically formed an ETC system based on 5.8G frequency， but this system takes less consideration of radio interference issues. This article analyzes the possible radio interference situation and designs a 5.8G radio interference location system based on the Internet of Things technology. When there is a problem with the ETC system， it can help highway managers quickly understand the distribution of RF signals at ETC band in the surrounding environment， and conduct a preliminary analysis of interference sources in the radio space to eliminate radio interference problems as soon as possible.

Key words： radio; interference location; system design

近两年来ETC行业发展迅猛，根据国家相关规定要求，在2019年10月底，所有高速公路车道均具备ETC服务功能，部分地区ETC专用车道占比不低于70%，现有收费站人工通道也普遍采用了5.8G的CPC卡。基本全面构成了以5.8G频点为基础，由OBU/CPC以及门架和收费站组成的射频短程通信无线电系统。

然而该系统基本处于无保护的状态，较少考虑到无线电干扰等问题。随着通信行业的高速发展，我国5.8GHz（5725-5850MHz）ISM频段常见的无线通信设备越来越多，包括WIFI、ETC、航模视频FPV及微波雷达感应器等，这些因素都可能影响到ETC系统的稳定性。为防止ETC系统在运行过程中被信号干扰，本文设计了一种对周围环境中ETC特定频段的射频信号进行搜索并分析其分布情况，进而确定干扰源相对位置的系统。

1 干扰分析

ETC系统可能受到的干扰包括频谱阻塞式干扰、MAC层伪造数据包干扰以及协议层干扰等。其中频谱阻塞式干扰是最直接简单的干扰方式，且具有一定的隐蔽性，比如市面上最容易获得的WIFI 5G频段干扰源。或者可能存在一些未经型号核准的非法无线电设备或信号干扰源，被非法购买、使用进入我国市场，以上产品较难做到全面监管。

由于ETC系统一般建在环境较为空旷的户外，信号传播范围更广，此时如果有一些发射功率大的或频率范围精准有效的无线电设备，虽然使用者可能是无意而为，但仍可在一定距离以外对ETC通信系统产生较大的影响。上述情况可能引发交易失败，甚至高速道路车辆拥堵等情况。

2 系统总体概述

5.8G无线电干扰定位系统通过对周围环境中ETC频段信号的测量，实现对干扰源方位的初步判断。系统由下位机及上位机两个部分组成，下位机完成信号采集工作并将采集到的数据通过接口发送至上位机，由上位机软件进行数据分析处理。上位机主要通过图形用户界面GUI实现系统界面的显示，完成硬件控制和数据信息处理两方面功能。其中硬件控制部分包括系统归零、信号扫描功能。数据信息处理包括数据分析统计、方向图绘制、干扰源峰值判定、数据存储等功能。系统功能结构如图1所示。

3 系统分析与设计

3.1 系统整体設计

5.8G无线电干扰定位系统由感知层、网络层、平台层及应用层组成。在本系统中，感知层是底层硬件，包括射频信号采集板和电机驱动板，射频信号采集板可通过固定式、移动式或车载式等多种方法对周围无线电空间中ETC专用频段信号进行数据采集，电机驱动板可获得当前角度信息。网络层将收集到的数据传送至上位机。平台层对收集到的数据进行分析处理，完成数据显示、方向图绘制、干扰源峰值判定等功能。应用层实现最终将数据通过图形界面显示给用户的过程。

用户在使用过程中通过对图形界面的操作，可以进行系统归零、信号扫描、方向图绘制、峰值判定等功能的操作控制。系统运行整体流程图见图2所示。

3.2系统归零功能设计

系统归零功能主要通过分析电机驱动板当前位置角度，通过计算当前角度与零度方位的顺时针夹角。若夹角大于180度，则计算当前角度与360度的补角，并顺时针转动补角角度;若夹角小于180度，则逆时针转动夹角角度。转动完成后，再次检测电机驱动板当前位置角度是否归零，若归零则成功完成系统归零流程。其中分析计算部分的代码如下：

def tozero（）：

if getdeg（） >= 180：

forwardtozero（）

else：

backwardtozero（）

3.3干扰源峰值角度设计

在信号扫描完成后，将周围无线电空间中信号强度进行显示，并通过绘图模块将数据绘制成方向图形。在所有信号强度数值中，通过分析比较数值大小，判断干扰源峰值位置，分析比较过程工作流程如图3所示。

4 结束语

在ETC系统持续高速发展、无线电环境相对复杂的大背景下，需要对无线电方面可能产生的干扰投入更多的研究。本文初步设计了一种通过物联网技术，以及信号采集设备搭建起来的无限带你采集分析定位系统，能够通过对射频信号强度分析进行干扰源定位判断。在ETC系统出现故障时，能够帮助高速公路ETC管理人员了解周边环境中ETC频段射频信号的分布情况，并对无线电空间中的干扰源进行初步定位分析，尽快排除无线电干扰问题。

参考文献：

[1] https：//www.ndrc.gov.cn/fggz/zcssfz/zcgh/201906/W0201909106 70744950241.pdf.

[2] http：//www.miit.gov.cn/n1146295/n1146592/n3917132/n4062 354/c8010144/content.html.

[3] 魏瑞新.再谈轨道交通2.4G和5.8G频段与Wi-Fi干扰问题[J].电子世界，2014（9）：97-98.

[4] 桑凯.无线电干扰信号监测中的判断与定位[J].通讯世界，2017（6）：285.

[5] 赵淑君，赵化兴.基于物联网的大气污染（PM10）在线监测平台的设计[J].电脑知识与技术，2020，16（10）：279-280.

【通联编辑：梁书】