无线电干扰信号网络化监测与定位技术应用

摘要：伴随着无线电通信技术的飞速发展，这一技术在人们日常生活以及交通运行中得到了十分广泛的应用，而干扰信号的存在，不仅会影响着人们的通信质量，更会对列车上的旅客生命财产安全造成巨大的威胁。因此为了深入探究无线电干扰信号网络监测技术与定位技术，本文分析了无线电干扰信号的分类与特点，并就无线电干扰信号监测系统的应用展开深入分析，最后就干扰信号的多种定位技术实际应用的优势与弊端进行了详细分析，以期为无线电干扰信号的监测和定位贡献微小的力量。

关键词：无线电；干扰信号；网络化检测；定位

伴随着我国科学技术的发展，无线电通信技术在我国移动通信、卫星产业，广播领域、飞行导航、智能交通以及气象服务等多个领域，都得到了十分广泛的应用。与此同时，也有越来越多的技术人员注意到了不同无线电系统之间会存在着不同程度的信号干扰问题，从而使得电磁环境越发繁杂。在此基础上，相关技术人员就无线电干扰信号进行相应的检测与管理，以此来提升频谱资源利用的效率，通过对干扰信号的捕捉、监测以及定位，来为频谱资源使用秩序提供强有力的保障。本文无线电干扰信号的定位与监测为中心展开论述。

一、无线电干扰信号分析

（一）无线电干扰信号分类

从本质上来分析，无线电干扰信号其实是属于无线电通信系统当中无用能量的一种，也就是说无线电的干扰信号会在一定程度上影响着通信信号的接收质量。而干扰信号是由多样的感应、辐射及发射或者其他结构而组合产生的，在通信的过程中，往往会伴随着信息丢失以及接收性能下降等问题，严重情况下，还会出现通信阻断的重大问题。干扰信号往往会以间接或者直接耦合等渠道来进入无线电通信系统。立足于干扰源，将干扰信号进行分类，主要可以划分为无线电噪声干扰以及无线电干扰两种，如果更为细致地划分，第一种干扰又可以划分为内部干扰、人为干扰、自然干扰三种[1]。需特别一提的是内部干扰以及自然干扰这两种因素存在不可控的特点，而无线电干扰主要可以划分为带外、互调、邻里、同频等几种干扰类型。对比分析得知，其中的干扰信号以及人为噪声干扰这两种干扰因素是相对可控的。

（二）无线电干扰信号特点

从无线电干扰信号相关概述以及相关分类分析中，我们能够得知部分的无线电干扰源是具有可控制特点的。其中最为明显的可控干扰源就是阻塞、互调及带外、同频等干扰因素。而伴随着当今时代硬件技术的不断发展，噪声干扰在超短波通信中已经无法造成较大的干扰后果。另外在无线电设备广泛应用并不断普及与升级换代的过程中，技术人员为了进一步提升通信质量，往往会选择通信信号密度较高的环境中进行宏基站的设置[2]。但是需特别注意的是，在信号较为拥挤的城市区域内，多个公共通信系统及通信基站的设置也会影响着无线电磁环境，提升其电磁环境的密集性。再加上当今时代，IT技术以及互联网技术得到了飞速发展，有越来越多的移动终端设置了提供WiFi热点的功能，因此城市区域内的电磁环境，必然会存在着系统之间相互干扰等问题，并且这种干扰问题的特点就是持续时间短，且具有移动性以及随机性的特点。当前干扰信号的发展已经呈现出了高频宽带的发展趋势，并且会隐藏在背景噪声等信号信息的传播当中，因此在无线电监测接收机信号捕捉的过程中，往往会对这些干扰信号的捕获无能为力。通常情况下来说，这种通信中的干扰信号只会对普通用户造成时间、经济及信号传播效率上的损失。但是对于民航等行业来说，一旦在正常运行的过程中存在无线电干扰问题，将会直接对旅客的生命安全造成直接性的影响[3]。就此而言，相关技术人员对无线电干扰信号进行24小时实时监测，保障信号的无缝覆盖，对保障旅客生命安全而言是非常重要的。

二、无线电干扰信号监测系统应用研究

下面主要以无线通信列车自动控制的干扰信号网络监测为中心，对干扰信号监测系统展开分析。通常情况下，无线通信列车的通信系统非常容易受到其他信号的干扰，从而导致信号中断或者列车被迫紧急停运等情况发生。就此而言，干扰信号不仅影响着交通秩序的正常运行，甚至還威胁着旅客的生命财产安全。干扰信号通常可以分为非协议、同频、瞬时以及长时间持续等多种信号类型，而各个位置信号之间并不会存在冲突，但往往会造成频谱波形混合的问题[4]，从而对无线电干扰信号监测系统正常运行造成很大程度上的影响。因此要想实现全体真实监测无线电干扰信号，就必须在信号监测系统中应用边缘计算方式并利用无线电频谱监测接收机等设备来构建完善的监测系统，同时结合云边协同等方式来完成干扰信号监测方案的制定，详细体现在以下几个方面：

（一）整体规划

首先要做的就是将边缘无线监测接收器这一设备设置无线频谱监测的前面位置，以实现干扰信号检测的整体预控。因为边缘无线监测接收器的主要工作就是担任本地智能、预处理以及信号的采集等多项工作。详细上来说，这一设备的主要结构分为采样、本地频谱分析、FFT等几个模块。从频谱分析这一模块上来说，其主要的功能就是进行数据的预处理以及数据计算，并定期性将数据上传到云端。而如果云端有特殊性的设置，那么接收机就会根据其设置进行相应的计算，将数据调取分析后进行回传并进一步构建云端服务平台，将所有整合到的数据以及频谱信息上传到数据库。最后由数据库对数据进行实时性的处理、查询与更新，一旦发现识别异常，自动进行频谱的搜索[5]。这样一来，就能够实现对频谱特征的进一步挖掘。

（二）车内检测布局

监测系统的车内监测布局主要是利用外置模式，通过磁共振无线充电这一技术来完成对相关设备的监测。这一技术与传统意义上的电子器件监测存在着本质上的不同，这种技术能够最大化地保障内外线圈的面积，与磁感应无线电充电技术相比较来说，这一技术在实际应用过程中列车启动时，车体内部的充电发射线圈设备就会自动开启检测，这样一来，也就有效地简化了人工拆卸这一类的烦琐工作，节省了人力。除此之外，这一设备的结构也相对简单，损坏问题出现的概率也会大大降低。通常情况下来讲，每节车厢所部署的监测节点一般在4～8个左右，而各个节点共同组建成空间分布式的传感器系统。这一系统能够对于5GHz频段上的相关数据进行相应的预处理工作，并且还能够将相关的数据生成5G移动网络上传到云端，还能够规避传统2.4GHz频段的信号干扰，从而为数据以及系统的传输效率提供保障，尽可能地降低了数据传输延迟现象的出现概率[6]。

（三）频谱识别系统

为了打造有效的网络频谱识别系统，相关技术人员还需要针对各类频谱的数据来作为研究的样本，并通过对公有频段信号的采集，对各个时间节点相关数据进行相应的分析，将每10个时间节点构成一个完整的频谱，同时展开对设备前端的预处理工作，以此来得知频谱的最大值。最后进行噪声前后的波形频谱对比，并对相应的语音信号完成采样工作。在进行上述的预处理工作后还需要将采样中的个别持续时间较短的信号进行消除，通过对信号频率、带宽以及波形等参数的分析，来筛选信号波段中不完整的部分，并利用边缘计算思想来将干扰信号进行消除。

三、无线电干扰信号定位技术应用研究

（一）无线电测向

随着我国无线电通信技术发展越发普及，其无线电站的建设数量和密度也呈现出日益增长的趋势，因此各信号之间干扰现象频频发生。而无线电监测系统在实际中的应用不仅要保障无线电干扰信号能够得到迅速的捕捉，还要在发现这一干扰信号的同时进行信号源的准确定位，以此来为管理机构排除干扰奠定前提基础。这也就为无线电监测技术的精准度提出了更高要求。而在以往所应用的无线电监测系统当中，主要是通过无线电测向法来判断干扰信号源的位置。借助于相应的监测设备来明确无线电波的参数，并根据这一参数来判断干扰源方向，以上为无线电测向的基本原理。

而应用最为广泛的干扰信号监测就是相关干涉仪测向机，并且已经得到了一定的发展，该技术也趋于成熟。除此之外，空间谱估计法这一测量方式也正处于研究阶段，尚未问世。但无论是何种测向机都必须以天线技术作为测向的重要依托以此来保障各项的精准度。而其精准度越高，所应用的天线体积也就相对越大。除此之外，所应用的测向机这一设备构造也十分精密，并且购置需要投入大量的经济成本，因此无法广泛应用。就此而言，无线电测向在未来的干扰信号定位工作的应用中必然无法满足其实际需要。而到达时间差这一类的网络化干扰信号定位法的问世，则能够与新型的无线电监测网络匹配相吻合，这就为以视频传感器网络为核心的测向定位法进一步发展与应用奠定了基础。

（二）无线网络定位技术研究

通过以上对网络无线电检测系统以及射频传感器等方面的研究，我们能够得知，无线电测向这一技术在监测系统当中的应用并不适合。因此为了将网络化监测系统的应用优势充分凸显出来，就需要相关技术人员在信号检测以及干扰信号定位等方面，与网络化节点达成深度融合。而无线网络定位技术对硬件平台的要求相对较低，但其定位的精准度却非常高，另外这一技术还能够通过多点定位的形式应用于监测系统当中，而二者之间的结合则能够充分发挥网络定位和移动平台定位的优势，从而获取定位信息。网络无线定位主要是指通过网络多个位置信息来提取相关信息并进一步推算出无线电信号发射机的位置，这样的定位方式并不需要额外的资金投入，并且与雷达定位方式相比较而言，也无需发射无线电波，因此属于无源定位的一种。深入来讲，定位方式可以进一步详细划分为到达时间差定位、信号接收强度定位、到达角定位、GPS辅助定位以及蜂窝小区标识无线终端定位等[7]。下面逐个进行详细分析。

首先是GPS辅助定位。这一定位技术只要能够保障网络与移动终端之间通信情况正常就能够应用于无线电干扰信号定位当中，并且能够达到非常高的精准度，其范围可以达到5～10米之间。除此之外，这一定位技术还能够将第1次捕捉信号的时间缩短到3～10秒以内[8]。但是相关技术人员需要明确的是，这一定位技术的应用需要网络通信以及目标卫星通信等方面的辅助与支持，而相关设备以及硬件的配置则需要一定的成本投入，所以这一定位技术在无线电检测系统当中适配度不高。

其次就是蜂窝小区标识无线终端定位技术，也就是通过蜂窝小区无线通信网络来实现对移动终端信号的地理定位。蜂窝小区主要是根据各个移动终端的地理位置来为其提供定位服务的，因此不同的基站也有对应的小区识别，而在进行信号定位的过程中，仅需要查询移动台属于哪一小区，就能够根据小区的位置来判断移动台的实际位置，这一定位技术的优势就在于所耗时间比较短，并且不需要投入额外的资金。但是这一定位技术相比较GPS定位技术来说，其误差参数相对较大，并且精准度也存在不足，其精准度只能处于几十米至几十千米，并且非常容易受到小区半径的影响而干扰定位的准确性。

最后是到达角定位。这种定位方式与无线电测向技术非常类似，主要是通过对基站接收机接收信号时对入射角信息的分析，来明确该基站与信号发射基站之间的方位线，并以±a作为测向精度，并以交叉计算的方式来信号交汇处并划出相应的区域。这一定位技术的优点就在于即便是较为空旷的地带，也能够保障信号定位的精准度。但是到达角定位技术的应用需要智能天线的辅助，并且对硬件的要求相对较高，与此同时，如果被监测区存在较多的障碍物，也会对定位的精確性产生一定影响。

到达时间差定位是在上述所言的到达角定位的基础上，所进一步构建而成的信号源轨迹方程，也就是根据不同接收信号的时间差，并运用定位算法来实现对信号源位置的定位，这一定位技术并不需要承担额外的负担。并且与到达角定位技术相比较来说，这种定位技术即便是在接收端和信号源不同步的情况下，也能够通过三个以上的视频传感器完成信号的接收，并根据时间差来完成信号源位置的监测[9]。

这一技术应用的优势是不需要诸多天线阵为其奠定基础，同时也避免了信号模糊的问题，对于硬件的要求也相对较低。能够真正意义上实现信号的全监测和全覆盖。最为重要的是这一定位技术受电波距离上的影响较小，即便是对于跳频、突发以及带宽信号也能够保障其高精准度的监测定位。

四、结束语

如文中所述，借助于以上几种方式展开对无线电干扰信号的监测与定位，能够真正意义上实现全天候、全覆盖的监测。但是诸多干扰信号的监测与定位技术发展上尚未成熟，有着明显的优缺点，因此就需要技术人员根据系统特点以及信号监测与定位的实际需要，选择合理的方式，从而实现频谱资源的高效利用，为无线电信号的安全使用提供强有力的保障。

作者单位：顾多瑞 甘肃省无线电监测站张掖监测站

参  考  文  献

[1]李玲.无线电干扰信号网络化监测与定位技术应用分析[J].数字通信世界，2022（08）：111-113.

[2]黄磊，马文佳.卫星导航干扰监测技术研究与分析[J].中国集成电路，2021，30（07）：12-16，49.

[3]于凯，余宗敏.无线电干扰监测处理对策研究[J].电子世界，2020（14）：164-165.

[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（06）：285.

[5]先巴才旦.无线电干扰信号识别与定位方法研究——基于无线电监测设备应用的操作方法研究[J].中国无线电，2012（09）：49-52.

[6]刘冰，卢伟.浅谈卫星信号监测和干扰定位方法[J].无线互联科技，2012（04）：106-107.

[7]靳平，许成谦.认知无线电中对干扰信号源的定位[J].燕山大学学报，2010，34（06）：542-545.

[8]楚恒林，李献球.卫星网络干扰信号的监测与定位技术[J].无线电通信技术，2010，36（03）：48-50，64.

[9]韩其位，曾祥华，李峥嵘，等.卫星导航干扰监测技术的发展现状与趋势[J].航天电子对抗， 2009，25（06）：17-19，29.