[0001] 本实用新型涉及一种智能无线电频谱感知系统。

[0002] 电磁频谱监测是无线电频谱管理的基础和前提,其目的是为频谱管理、频率指配和规划提供技术支持和科学依据。由于目前使用的无线电频谱资源范围宽(从中波、长波、短波、超短波等)，设备厂家繁杂众多，单点单站的监测手段已逐步淘汰，取而代之的是联网系统性的监测系统，在此基础上，如何实现统一的专业设备的接入和控制是联网的基础和核心。

[0003] 现有技术中没有实现统一的专业设备的接入和控制的系统。实用新型内容

[0004] 有鉴于此，本实用新型提供一种智能无线电频谱感知系统。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0006] 一种智能无线电频谱感知系统，包括：

[0007] 网格服务器、账号分配服务器、监控终端、智能感知终端、设备驱动池以及监测设备；

[0008] 所述智能感知终端分别与所述网格服务器、所述账号分配服务器、所述监控终端以及所述设备驱动池相连，所述设备驱动池与所述监测设备相连。

[0009] 其中，所述智能感知终端包括：

[0010] 主控制器；

[0011] 分别与所述主控制器相连的触发监控电路、存储账号的数据库、触发驱动电路以及监控电路；

[0012] 与所述触发监控电路相连，解析监控指令的第一微处理器以及解析通信协议XMPP数据包的第二微处理器；

[0013] 分别与所述第一微处理器以及所述第二微处理器相连，解析无线电监测网传输协议RMTP数据包的第三微处理器；

[0014] 分别与所述第三微处理器以及所述触发驱动电路相连，根据所述第三微处理器输出的信号控制所述触发驱动电路的第四微处理器；

[0015] 与所述触发驱动电路相连，根据所述触发驱动电路输出的信号进行驱动的驱动电路；

[0016] 与所述主控制器相连的监控电路。

[0017] 其中，所述监控电路为看门狗电路。

[0018] 其中，所述驱动电路包括：

[0019] 其中，所述触发监控电路包括IO输入输出接口。

[0020] 其中，所述智能感知终端为通信协议XMPP客户端。

[0021] 其中，所述XMPP客户端通过XMPP协议通道及流媒体传输协议SDTP协议通道与所述账号分配服务器相连。

[0022] 其中，所述网格服务器包括：控制节点以及监测接收机。

[0023] 其中，所述控制节点包括：感知节点和信息汇聚节点。

[0024] 其中，所述控制节点包括：控制处理模块和电磁频谱感知模块。

[0025] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种智能无线电频谱感知系统，该系统包括网格服务器、账号分配服务器、监控终端、智能感知终端、设备驱动池以及监测设备；所述智能感知终端分别与所述网格服务器、账号分配服务器、监控终端以及设备驱动池相连，所述设备驱动池与所述监测设备相连。专业设备可以通过智能无线电频谱感知系统与网络建立连接，从而实现了统一的专业设备的接入和控制。

[0029] XMPP：Extensible Messaging and Presence Protocol，XML为基础的开放式实时通信协议；

[0030] RMTP：Radio Monitor Transport Protocol，无线电监测网传输协议；

[0031] SDTP：Serial Data Transport Protocol，流媒体传输协议。

[0032] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0033] 请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种智能无线电频谱感知系统的结构示意图，该智能无线电频谱感知系统包括：网格服务器101、账号分配服务器102、监控终端103、智能感知终端104、设备驱动池105及监测设备106，其中：

[0034] 智能感知终端104分别与所述网格服务器101、账号分配服务器102、监控终端103以及设备驱动池105相连，所述设备驱动池105与所述监测设备106相连。

[0035] 智能感知终端104可以实现如下功能：实时接收空间无线电信号和采集数据以及对采集的数据进行处理。

[0036] 在网络中智能感知终端104可以为XMPP客户端，XMPP客户端通过XMPP协议通道及SDTP协议通道与账号分配服务器102进行数据交互。XMPP客户端采用网卡MAC与XMPP绑定的模式入网，即每次智能感知终端104接入网络前，先用其自身MAC到账号分配服务器102申请XMPP ID，然后使用此XMPP ID登录入网，之后网格服务器101通过身份后验证的方式对连入的智能感知终端104进行身份验证。

[0037] 上述身份后验证的方式为现有技术，在此不进行一一赘述。

[0038] 智能感知终端的具体实现方式有多种，本实用新型实施例提供但不限于以下几种。

[0039] 请参阅图2，为本实用新型实施例提供的一种智能无线电频谱感知系统中智能感知终端的一种实现方式的结构示意图，该智能感知终端包括：主控制器201、触发监控电路202、第一微处理器203、存储账号的数据库204、触发驱动电路205、监控电路206、第二微处理器207、第三微处理器208、第四微处理器209以及驱动电路210，各个模块之间的连接关系如下。

[0040] 触发监控电路202、存储账号的数据库204、触发驱动电路205以及监控电路206分别与所述主控制器201相连。

[0041] 数据库204存储有账号，主控制器201可以从数据库204中获得入网账号。

[0042] 触发监控电路202包括IO输入输出接口。

[0043] IO输入输出接口用于各个模块之间的信息交互，触发监控电路202用于进行各个模块之间的通信管理。

[0044] 第一微处理器203与所述触发监控电路相连，用于解析监控指令。

[0045] 第二微处理器207与所述触发监控电路相连，用于解析通信协议XMPP数据包。

[0046] 第三微处理器208分别与所述第一微处理器以及所述第二微处理器相连，用于解析无线电监测网传输协议RMTP数据包。

[0047] 第四微处理器209分别与所述第三微处理器以及所述触发驱动电路相连，用于根据所述第三微处理器输出的信号控制所述触发驱动电路。

[0048] 第四微处理器209用于发送来自用户客户端的任务指令，该任务指令经第三微处理器208和第四微处理器209处理后，将任务数据发送至触发驱动电路。

[0049] 第四微处理器209可以按照预设驱动配置加载相应的驱动库。上述驱动库为现有技术中的驱动库，这里就不在进行一一赘述。

[0050] 第一微处理器、第二微处理器、第三微处理器、第四微处理器的功能为现有技术，本实用新型实施例只是保护智能感知终端的组成和连接关系，并不对第一微处理器、第二微处理器、第三微处理器、第四微处理器的功能进行保护。

[0051] 驱动电路210与所述触发驱动电路相连，用于根据所述触发驱动电路输出的信号进行驱动。

[0052] 根据来自第四微处理器209的任务数据执行监测任务。监测任务可以包括：射频全景扫描，通过触发驱动电路和驱动电路处理后，执行射频全景扫描指令。中频全景分析，通过触发驱动电路和驱动电路处理后，执行中频全景分析指令。单频ITU测量，通过触发驱动电路和驱动电路处理后，执行单频ITU测量指令。结果管理，通过触发驱动电路和驱动电路处理后，返回和管理射频全景、中频全景、单频ITU测量等结果。

[0053] 驱动电路可以支持：安捷伦、罗德与施瓦茨R&S、自研监测设备等。

[0054] 监控电路206所述主控制器相连。

[0055] 所述监控电路可以为看门狗电路。

[0056] 喂食系统看门狗监听线程是否在预设的时间内完成。

[0057] 设备驱动池105可以用于管理监测设备106的驱动，是前置监听系统与驱动的隔离单元。按预设配置加载相应的驱动库。实现对专用设备自动识别，即插即用的功能。

[0058] 本实用新型提供了一种智能感知系统，该系统包括网格服务器、账号分配服务器、监控终端、智能感知终端、设备驱动池以及监测设备；所述智能感知终端分别与所述网格服务器、账号分配服务器、监控终端以及设备驱动池相连，所述设备驱动池与所述监测设备相连。从而实现了智能感知系统。

[0059] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例，下面将对网格服务器的功能进行详细说明。

[0060] 网格服务器包括控制节点以及监测接收机。

[0061] 网格服务器采用网格化监测系统，网格化监测系统的特点是布站密集，并且在最复杂的城市地理环境内，能够监测到微弱的信号。所以在网格服务器控制节点或监测接收机执行监测任务同时，需考虑在有虚警概率的情况下，尽可能地提高监测概率、降低监测时间。其关键技术涉及单节点监测分析算法和监测网络架构下多节点协同检测算法设计。

[0062] 下面对单节点接侧方法进行说明。

[0063] 控制节点可以包括控制处理模块和电磁频谱感知模块。其中控制处理模块可以为控制处理器。具有单节点检测方法的装置可以为电磁频谱感知模块。

[0064] 采用单节点监测分析方法，首先各个控制节点的电磁频谱感知模块对目标频段进行粗略检测，将当前目标频段的频谱特征送入检测控制处理模块。在这一步，检测时间比检测灵敏度更重要，所以应采取复杂度较低的算法，例如能量检测的改进算法：基于子空间分解的最大最小特征值(Maximum-Minimum Eigenvalue，MME)算法、协方差(CAV)算法等。第二步，检测控制处理模块和电磁频谱感知模块分别对各频段进行细节监测分析处理，这一步可以采用比较复杂的监测分析算法以获得较高的监测灵敏度，如周期特性监测分析，或者根据已知频谱分配进行现有系统的信道特性分析，例如：频域功率谱匹配、压缩感知。

[0065] 下面对多节点协同监测分析算法设计进行说明。

[0066] 控制节点可以包括感知节点和信息汇聚节点。其中控制处理模块可以为控制处理器。

[0067] 为了有效应对城市环境条件下多径、阴影等无线传播特性导致的隐藏终端问题，通过多节点协同频谱检测可提高监测性能。典型的多节点监测模型包括监测区域内的各感知节点和信息汇聚节点。数据处理上包括频谱监测和数据融合。感知节点监测的数据通过量化经过网络通道发送到各个信息汇聚节点，信息汇聚节点对接收的信息精心估计，并通过优化数据融合，得到全局的频谱监测判决结果。在协同频谱监测中，监测区域内各感知节点的高效处理以及网络架构面临一些技术挑战。

[0068] 由于各感知节点的地理位置差异，多节点协同频谱监测面临的技术问题包括以下几个方面：

[0069] 如何选择协作节点：协作感知节点的数量要比较多，以保证监测区域内控制节点的频谱监测性能；另一方面，协作感知节点过多也会带来控制节点成本的增加以及数据融合的复杂度，所以要能够适度调整。

[0070] 感知节点如何协作：协作感知节点的权重分配将直接影响对目标频段的监测性能。一旦协作感知节点确定，协作的感知节点之间应该采用软合并还是硬合并，也就是单个监测节点应该给信息汇聚节点传输完整的观测数据还是传输判决信息。传输完整的观测数据给信息汇聚节点，并最终由信息汇聚节点来决定频谱的特征状态会得到较好的监测性能，但是付出的代价是较大的传输带宽或者传输时间(假定控制节点可保障传输性能)；也可以给信息汇聚节点传输判决信息，此时只需传输少量比特的判决信息，但相对于软判决性能会有所降低。

[0071] 每个感知节点的监测性能如何界定：给定控制节点水平上的监测概率与虚报概率，如何确定单个节点的监测与虚报概率，因为多个感知节点的协作中，各个感知节点所处电磁环境有可能是不断变化的。

[0072] 此次选用的小型接收机可有下述解决方案供参考：

[0073] 协作感知节点的选取，一般根据监测区域内各感知节点地理位置选择协作节点，如果某感知节点监测到信号存在于某频段，则与该感知节点所在区域相邻的感知节点将被选择为协作节点。协作感知节点的数据融合，通常软合并方案给信息汇聚节点传输完整的本地监测数据，因而监测性能较好，但是付出的代价是较长的传输时延或者较大的传输带宽，这些都不利于信息汇聚节点做实时地监测判决；而一般的硬合并方案向信息汇聚节点传输1比特的本地判决信息，降低了传输的负荷，但是监测性能却比较差。考虑到协作节点数增加时，对传输速率的要求也会增加，以及监测网络在数据传输带宽上的受限，因此在满足一定监测性能的要求下，应该尽可能地降低节点间交换频谱监测信息所需的比特。解决传输信道带宽与监测性能矛盾的一种可行的数据融合方案就是软化的硬合并方案(Softened Hard Combination)，在这种方案中，单个节点把观测值做多阶量化，给信息汇聚节点传送少量比特的判决信息。这种方案充分利用了软合并方案和硬合并方案的优点，虽然相对于一般的硬合并方案而言传输比特数增加了，但是监测性能得到了较大的改善，接近于采用软合并方案的监测性能。监测信号的多阶量化为信息汇聚节点在数据融合时对多个协同节点的权重分配提供了参考依据。当然，只要能够保证频谱监测的性能，也可以只给信息汇聚节点传输1比特的硬判决信息，这时各个门限重合。对于硬合并，在多个协同节点的权重分配上可参考感知节点监测信息的地理分布特征。

[0074] 单个节点监测性能的界定，给定控制节点的监测性能，可以计算出单个节点的监测性能，但是单个节点的监测性能应该留有一定的余度。因为多节点协同监测是一个动态网络，由于信号功率大小以及存在时间上的不确定，甚至信源的移动性，并非每个信息汇聚节点都会有足够数目的感知节点帮助其监测目标频段，在最坏的情况下，可能只有一个协作节点进行频谱监测。因此有必要考虑在最多只有一个协作节点时达到控制节点监测性能要求的情况。一旦信息汇聚节点发现包括多个节点在内的可用协作节点数达不到要求时，这些协作的节点就应该提高其单节点频谱监测性能，例如在允许的时间范围内通过延长监测时间或者提高采样速率以增加采样点数来提高监测性能。

[0075] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0076] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。