1.一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,包括:步骤1,持续进行无线电扫频频谱数据采集;
步骤2,使用信噪分离阈值线进行信号提取,从采集的频谱数据中提取出监测频段的信号,所述监测频段包括调频广播频段及航空通讯频段;
所述步骤2,包括:
步骤21,以时间间隔为T的频谱数据采集窗口为单位,对采集的频谱数据进行扫描,并针对每一个采集窗口的频谱数据进行平滑处理,得到一帧均值频谱;
步骤22,计算均值频谱的左上升沿高度数组及右下降沿高度数组;
步骤23,以左上升沿高度数组及右下降沿高度数组为基础计算得到判别值;
步骤24,以所述判别值为基础计算出信噪分离阈值线,并基于所述信噪分离阈值线提取出监测频段的信号;
所述步骤23,包括:
对左上升沿高度数组中的各个左上升沿高度进行排序,得到排序后的左上升沿高度数组h′L;对右下降沿高度数组中的各个右下降沿高度进行排序,得到排序后的右下降沿高度数组h′R;
对h′L中所有的左上升沿高度进行三次多项式拟合,得到连续的左上升沿高度曲线FL;
对h′R中所有的右下降沿高度进行三次多项式拟合,得到连续的右下降沿高度曲线FR;其中
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三次多项式F=a×x+b×x+c×x+d;其中a、b、c、d分别为三次多项式拟合得到的参数值;
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计算Δ=b‑3×a×c;若Δ>0,计算出FL的极小值对应的横坐标值Lmin,获取h′L中索引为Lmin四舍五入取整数对应的左上升沿高度作为左判别值;计算出FR的极小值对应的横坐标值Rmin,获取h′R中索引为Rmin四舍五入取整数对应的右下降沿高度作为右判别值;若Δ≤
0,计算FL中斜率最小的点对应的横坐标值Lmin,获取h′L中索引为Lmin四舍五入取整数对应的左上升沿高度作为左判别值;计算FR中斜率最小的点对应的横坐标值Rmin,获取h′R中索引为Rmin四舍五入取整数对应的右下降沿高度作为右判别值;
计算左判别值和右判别值的均值,作为判别值;
所述步骤24,包括:
对于均值频谱中的所有波,使用获取的所述判别值hnoise进行频谱缩放,即对任意一个波的除波谷以外的其他所有频率点对应的电平值进行缩放,对于任意一个波中波峰与相邻左边波谷中间的频率点的电平值,缩放公式为:对于任意一个波中波峰与相邻右边波谷中间的频率点的电平值,缩放公式为:其中,在均值频谱中,对于任意一个波,Lk1为左波谷的频率点fk1的电平值,Lk2为右波谷的频率点fk2的电平值,fki为该波中的一个频率点,ki∈[k1+1,...,k2‑1],Lki为频率点fki的L R电平值,h 为左上升沿高度,h为右下降沿高度,k1为左波谷频率点在均值频谱数组中对应的索引,k2为右波谷频率点在均值频谱数组中对应的索引,ki为左波谷与右波谷之间的一个频率点在均值频谱数组中对应的索引;
均值频谱完成缩放之后得到信噪分离阈值线;当得到信噪分离阈值线后,每当采集到一帧频谱数据,将该帧频谱与信噪分离阈值线进行比较,频谱数据中电平值高于信噪分离阈值线的频率区域被认定为信号频段;
步骤3,利用信号驻留时间监听器对航空通讯频段中的每个信号进行监测,以发现异常信号;
步骤4,若步骤3发现航空通讯频段的异常信号,则计算该异常信号和所述监测频段中的其它所有信号之间的相关程度,以探测出干扰源。
2.根据权利要求1所述的一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,所述步骤21中,所述平滑处理包括时域平滑和频域平滑;
所述的时域平滑,是指对时间间隔为T的时间窗口中n帧频谱数据进行平滑:对于监测频段中的所有频率点,首先对n帧频谱数据中每一个频率点的n个电平值计算平均值,然后将所有频率点的平均值作为一帧时域均值频谱在对应频率点的电平值,n为大于1的整数;
所述的频域平滑,是指对上述时域均值频谱进行一维平滑卷积运算:对于一帧均值频谱中的所有三个相邻频率点的电平值Sj‑1、Sj和Sj+1采用如下公式进行卷积运算:且进行两次连续卷积平滑运算,得到均值频谱,Sj为频率点j的电平值。
3.根据权利要求1所述的一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,所述步骤22,包括:获取均值频谱的所有波峰和波谷,包括:扫描所述步骤21中得到的均值频谱,当某一个频率点的电平值大于或等于左边和右边频点的电平值,该频率点是波峰,当某一个频率点的电平值小于或等于左边和右边频点的电平值,该频率点是波谷,且相邻波峰的电平值大于波谷的电平值;
所述获取均值频谱中的所有左上升沿高度和右下降沿高度,包括:左上升沿高度为任意一个波峰与其相邻左边波谷的差值,所有的左上升沿高度组成左上升沿高度数组;右下降沿高度为任意一个波峰与其相邻右边波谷的差值,所有的右下降沿高度组成右下降沿高度数组;左上升沿高度数组和右下降沿高度数组是所有值都为正值的一维数组。
4.根据权利要求1所述的一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,所述步骤3,包括:当所述步骤1获取到航空通讯频段的无线电信号时,在对应信号位置设置一个信号驻留时间监听器,该信号驻留时间监听器的监测周期会一直持续到该无线电信号消失;当信号驻留时间低于设定的驻留时间阈值时,判定该无线电信号是正常通讯信号;当信号驻留时间超过信号驻留时间阈值时,判定该无线电信号频段为异常信号。
5.根据权利要求1所述的一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,所述步骤4包括:当发现一个航空通讯频段的异常信号后,通过皮尔逊相关系数计算该异常信号与监测频段中其它信号之间的相关程度:其中,在异常信号的一个频率点的t帧信号中,Xi为第i帧信号的电平值,X为异常信号的一个频率点的t帧信号的电平值, 为X的均值,Yi为除该异常信号外提取的某个其它信号的一个频率点的t帧信号中,第i帧信号的电平值,Y为除该异常信号外提取的某个其它信号的一个频率点的t帧信号的电平值,为Y的均值;
当计算异常信号与任意一个其它信号的相关程度时,将两个信号频段的频率点序列看作两个数组,首先对齐两个数组的中间值,计算所有相交频率点在时间域上的皮尔逊相关系数,然后计算所有得到的相关系数值的平均值,将该平均值作为这个异常信号与该信号的相关系数值,最后将该异常信号与其它所有信号的相关系数值中最大的两个信号判定为干扰源。
6.根据权利要求1所述的一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测方法,其特征在于,还包括步骤5:对异常信号及对应干扰源进行信息反馈。
7.一种航空无线电信号传输中干扰信号的监测系统,用于实现权利要求1‑6任一项所述的方法,其特征在于,包括:频谱数据采集模块,用于持续进行无线电扫频频谱数据采集;
信号提取模块,用于使用信噪分离阈值线进行信号提取,从采集的频谱数据中提取出监测频段的信号,所述监测频段包括调频广播频段及航空通讯频段;
异常信号监听模块,用于利用信号驻留时间监听器对航空通讯频段中的每个信号进行监测,以发现异常信号;
干扰信号识别模块,用于若发现航空通讯频段的异常信号,则计算该异常信号和所述监测频段中的其它所有信号之间的相关程度,以探测出干扰源。