網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題

云南省西雙版納傣族自治州無線電監(jiān)測(cè)站 鄭能軍

由于網(wǎng)絡(luò)無線電技術(shù)的蓬勃發(fā)展，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)下，對(duì)無線電電子計(jì)量頻譜資源的有效利用和管理提出了更高的技術(shù)要求，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的局限性也越來越突出。基于網(wǎng)絡(luò)上信息和數(shù)據(jù)資源有效集成和共享的網(wǎng)格技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代無線電電子計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。本文主要探究網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)相關(guān)問題，先從技術(shù)與過程入手，并對(duì)無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)問題進(jìn)行歸納，制定了相應(yīng)的解決措施。

網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域的新浪潮，其目標(biāo)是有效整合和共享目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的計(jì)算資源、數(shù)據(jù)處理資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等需求資源[1]。在無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，網(wǎng)格探測(cè)主要是指采集傳感器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)特征，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和匯總，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而產(chǎn)生不同的結(jié)論來滿足探測(cè)要求，從而使無人機(jī)的探測(cè)區(qū)域更大、數(shù)據(jù)更多、工作環(huán)境更長[2]。

1 網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)內(nèi)容

1.1 資源分布的零散性

網(wǎng)格條件下的各種資源，如大數(shù)據(jù)分析信息資源、運(yùn)營信息資源、存儲(chǔ)信息資源、生產(chǎn)設(shè)備信息資源等。都分散在各個(gè)地點(diǎn)，而且其工作流程通常不集中，所以各種資源必須整合。

1.2 資源活動(dòng)的自治性

網(wǎng)格資源屬于不同類型的資源所有者，不同類型資源在特定約束下的資源共享也決定了網(wǎng)格資源共享的自治性和復(fù)雜性。

1.3 資源管理的動(dòng)態(tài)多樣性

網(wǎng)格資源高度自治，可以獨(dú)立進(jìn)出網(wǎng)格平臺(tái)，使得資源管理過程動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定。因此，電網(wǎng)管理必須建立保障機(jī)制，確保電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行和使用。網(wǎng)格定義在現(xiàn)代無人機(jī)監(jiān)控領(lǐng)域的主要發(fā)展特點(diǎn)是監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析信息為基礎(chǔ)，進(jìn)一步加強(qiáng)了無人機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、服務(wù)和應(yīng)用企業(yè)之間的聯(lián)系，也為有效改進(jìn)和管理提供了全新的信息技術(shù)作為基石。與傳統(tǒng)的無線電檢測(cè)相比，網(wǎng)格無線電檢測(cè)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.3.1 信號(hào)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)格化

隨著無線通信設(shè)備數(shù)字化、小型化、智能化的發(fā)展，無線通信環(huán)境變得更加復(fù)雜。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)依賴窄帶大功率傳輸，無法遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)輻射功率低的區(qū)域，盲點(diǎn)數(shù)量日益增多，無法對(duì)某一區(qū)域的頻率使用情況作出有效或全面的評(píng)估，更無法對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行長期有效的數(shù)據(jù)管理。基于網(wǎng)格的無線電電子計(jì)量監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確定義監(jiān)測(cè)范圍，通過密集分布的臺(tái)站對(duì)信息進(jìn)行無縫監(jiān)測(cè)和覆蓋，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)范圍的準(zhǔn)確有效控制。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理的相關(guān)性

理論上，網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)消除了原有無線電監(jiān)測(cè)站與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息無關(guān)的問題。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，利用全球定位技術(shù)，獲取時(shí)間、位置、頻率（頻譜）、場(chǎng)強(qiáng)等多維數(shù)據(jù)[3]。由傳感器節(jié)點(diǎn)聯(lián)合采集，利用多種計(jì)算和傳播方式，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度挖掘、分類和管理，在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)監(jiān)控功能的基礎(chǔ)上，最大限度地發(fā)揮數(shù)據(jù)信息的使用價(jià)值，擴(kuò)大企業(yè)管理業(yè)務(wù)信息的范圍。這種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)不僅表現(xiàn)為無線電電子計(jì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科技化改進(jìn)，還可以轉(zhuǎn)化為企業(yè)管理手段的改進(jìn)，從而有助于提高無線電電子計(jì)量監(jiān)測(cè)的功能效益和企業(yè)管理能力水平。

2 網(wǎng)格化無線電的若干關(guān)鍵技術(shù)及處理

網(wǎng)格無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括頻譜感知、監(jiān)測(cè)管理、數(shù)據(jù)挖掘和應(yīng)用支持技術(shù)。網(wǎng)格無線電監(jiān)控管理系統(tǒng)的每一項(xiàng)技術(shù)都將影響整個(gè)信息系統(tǒng)的監(jiān)控水平和能力。因此，識(shí)別和管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高效的無線電監(jiān)測(cè)和管理。

2.1 信號(hào)定位技術(shù)

網(wǎng)格化無線電信息檢測(cè)系統(tǒng)不使用測(cè)向雙極化天線實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一交叉定位技術(shù)，僅使用時(shí)間和位置信息技術(shù)。TDOA（到達(dá)時(shí)間差）是分析測(cè)量監(jiān)測(cè)站雙極化天線結(jié)構(gòu)單元在信息接收機(jī)到達(dá)時(shí)間三個(gè)以上方面的時(shí)間差，以定位市場(chǎng)上的信息接收機(jī)。與傳統(tǒng)的測(cè)向和交叉定位方法一樣，這種定位方法也需要精確的時(shí)基電路來確認(rèn)信號(hào)源的正確位置。也可以使用GPS、北斗系統(tǒng)，或者自建精密授時(shí)系統(tǒng)。通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，我們可以計(jì)算出無線電系統(tǒng)的信號(hào)到達(dá)檢測(cè)站A和B的具體時(shí)間，也就是說，在此期間到達(dá)近似位置的兩個(gè)檢測(cè)站的信號(hào)的組合形成了曲線L1[4]。同樣，也可以測(cè)量信號(hào)S與監(jiān)測(cè)站B、監(jiān)測(cè)站C的時(shí)間差，以及時(shí)間差區(qū)域內(nèi)到達(dá)兩個(gè)監(jiān)測(cè)站工作信息的所有可能點(diǎn)的集合，形成工作曲線L2。曲線一和曲線二的交點(diǎn)是下一個(gè)工作信息S所在的地方，這個(gè)站點(diǎn)也是企業(yè)和其他部門的工作曲線的交點(diǎn)。TDOA技術(shù)可以定位電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的所有信號(hào)源，而無需每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的測(cè)向功能。與傳統(tǒng)的測(cè)向和交叉口定位系統(tǒng)相比，該定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更精確的定位性能。

2.2 信息處理及應(yīng)用技術(shù)

網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)容量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。要處理海量數(shù)據(jù)的分類問題，需要給我們一個(gè)具有超強(qiáng)應(yīng)用功能和信息處理能力的信息系統(tǒng)。這也是為了滿足電網(wǎng)無線電觀測(cè)系統(tǒng)的需要。網(wǎng)格觀測(cè)數(shù)據(jù)處理可以通過分布式數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將海量冗余信息數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)化為可用的頻率信息，并將這些信息提取為知識(shí)，從而獲得更準(zhǔn)確的頻率狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)行頻率管理和數(shù)據(jù)分析。

2.3 網(wǎng)格化配置技術(shù)

基于網(wǎng)格的無線電監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是多個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)同步工作。企業(yè)可以根據(jù)不同地區(qū)教學(xué)環(huán)境的特點(diǎn)，選擇和搭建監(jiān)控傳感器，以滿足監(jiān)控任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)信息覆蓋規(guī)模的需要，這是直接影響企業(yè)網(wǎng)格化管理無線電監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)水平和功能設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題。在傳統(tǒng)的檢測(cè)方法中，城區(qū)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔通常為10公里[5]。但利用網(wǎng)格配置技術(shù)，可以定位城市街道中的典型放射源，典型定位誤差可達(dá)100m左右，大大提高了城市覆蓋區(qū)域無線電電子計(jì)量信息的檢測(cè)精度。此外，網(wǎng)格設(shè)置必須結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息管理技術(shù)，準(zhǔn)確掌握設(shè)施使用信息，提高設(shè)施利用率，確保無線電監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.4 無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)所存在的問題

(1)無線電監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代技術(shù)在無線電服務(wù)應(yīng)用研究問題。如今，無線電業(yè)務(wù)已經(jīng)遍布全國和國外，同時(shí)增加了移動(dòng)通信和無線寬帶，這使得無線電業(yè)務(wù)的覆蓋范圍更加廣泛，給無法覆蓋如此大范圍的無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)帶來了問題。同時(shí)，由于無線電的應(yīng)用，無線電臺(tái)總數(shù)迅速增加，對(duì)無線電電子計(jì)量的干擾日益嚴(yán)重，對(duì)公眾傳播和人類社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。

(2)由于人民群眾對(duì)廣播服務(wù)的管理方式由粗放式向集約化轉(zhuǎn)變，他們的思維方式也發(fā)生了變化，逐漸形成了為人民服務(wù)的宗旨。這種變化要求人們進(jìn)一步提高無線電探測(cè)技術(shù)。

(3)大多數(shù)無線電公司將無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)與運(yùn)營管理分離，認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新是一個(gè)科學(xué)問題，而管理是一個(gè)社會(huì)問題，控制著無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)和公司的管理水平。

(4)無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法滿足無線電技術(shù)發(fā)展需要。在信息采集方面，目前無線電信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)多采用移動(dòng)監(jiān)測(cè)站和固定監(jiān)測(cè)站協(xié)同的方式，多點(diǎn)定位后逐步壓縮信息區(qū)域，最終確認(rèn)信息目標(biāo)。然而，由于近年來我國公共移動(dòng)通信的快速發(fā)展，原有的信息采集方式早已不能滿足無線電信號(hào)應(yīng)用的發(fā)展。更多中高端頻段、寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通信等。這些都伴隨著無線電技術(shù)的發(fā)展。原有的無線電探測(cè)裝置已經(jīng)不能滿足無線電科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。

3 如何解決無線電監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題

3.1 將認(rèn)知無線電技術(shù)與無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合起來

認(rèn)知無線電技術(shù)是突破中國傳統(tǒng)頻譜的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)獲得國際社會(huì)的授權(quán)和指派。將認(rèn)知無線電技術(shù)的發(fā)展融入無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以解決我國無線電監(jiān)測(cè)站頻譜資源不足的問題。中國無線電監(jiān)測(cè)站的頻譜資源也可以處于這種情況，因?yàn)闊o線電監(jiān)測(cè)是為中國政府相關(guān)部門在無線電管制方面提供技術(shù)支持。但是，在整合這兩種技術(shù)時(shí)，我們需要特別注意認(rèn)知無線電技術(shù)的穩(wěn)定性，以及它是否會(huì)對(duì)那些沒有應(yīng)用認(rèn)知無線電技術(shù)的人造成傷害[6]。因此，要想將認(rèn)知無線電技術(shù)的發(fā)展融入到無線電安全和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的技術(shù)中，就要基于對(duì)企業(yè)和整個(gè)射頻環(huán)境的客觀認(rèn)識(shí)和衡量。只有這樣，政府才能提高無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)，促進(jìn)無線電監(jiān)測(cè)站的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 將無線電監(jiān)測(cè)向網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)發(fā)展

網(wǎng)格無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)管理技術(shù)相比，更適合我國社會(huì)的無線電管理和核算工作。由于這些信息技術(shù)可以直接解決無線電監(jiān)督管理事務(wù)的問題，因此可以生成大量的真實(shí)數(shù)據(jù)，從而更好地進(jìn)行監(jiān)督管理。因此，從目前的國家科技水平來看，還不可能將網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)信息技術(shù)徹底應(yīng)用到日常的無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理中，但對(duì)于我們的教師來說，可以從無線電覆蓋的當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)情況入手，進(jìn)行分析、測(cè)試和探討，從而逐步推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化無線電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)對(duì)無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備的日常維護(hù)

無線電檢測(cè)設(shè)施主要分為硬件和軟件設(shè)施、接收機(jī)、饋線設(shè)備及其支持、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，此外還有車輛、空調(diào)、電源、防雷設(shè)備等設(shè)施。我們應(yīng)該根據(jù)上述設(shè)施的各種特點(diǎn)，以該監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)人員為例，對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)。由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線電系統(tǒng)領(lǐng)域也出現(xiàn)了全新的技術(shù)變革。作為國家無線電系統(tǒng)監(jiān)督管理機(jī)關(guān)，要順應(yīng)科技發(fā)展的新要求，切實(shí)提高無線電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平。但目前由于無線廣播檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備大多從海外進(jìn)口，生產(chǎn)成本相對(duì)較高，但無線系統(tǒng)安全檢測(cè)數(shù)據(jù)的科技水平無法滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展需求[7]。因此，必須推動(dòng)創(chuàng)新，積極探索無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新方法，充分調(diào)動(dòng)科研人員的主觀積極性，在監(jiān)測(cè)過程中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行創(chuàng)新性的技術(shù)突破，以適應(yīng)現(xiàn)代無線電電子計(jì)量檢測(cè)的需要。

3.4 培養(yǎng)綜合型技術(shù)管理人才

人是無線電監(jiān)視技術(shù)最重要的執(zhí)行者，加強(qiáng)無線電監(jiān)視技術(shù)的首要任務(wù)是培養(yǎng)綜合性科技人才。由于無線電監(jiān)督管理機(jī)關(guān)必須負(fù)責(zé)管理無線電電子計(jì)量的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)，因此有必要組建一支綜合性的無線電科技監(jiān)督力量。無線電監(jiān)督管理機(jī)關(guān)之間可以進(jìn)行定期校考等形式，擇優(yōu)選拔無線電監(jiān)督系統(tǒng)相關(guān)高校畢業(yè)生，為無線電監(jiān)督力量建設(shè)注入了新鮮血液。由于一些組織設(shè)置和制度約束，如人才飽和，不可能吸收新的人員。這就要求無線電管理機(jī)構(gòu)能夠充分發(fā)揮現(xiàn)有在崗人員的作用，定期為工作人員組織服務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，充分調(diào)動(dòng)工作人員的主觀積極性，從而適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的要求，提高無線電監(jiān)管的工作效率和服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而提高無線電服務(wù)質(zhì)量水平。為了吸引優(yōu)秀的技術(shù)人才，無線電管理機(jī)關(guān)還可以與高校合作，加大無線電監(jiān)督員的培訓(xùn)力度，引導(dǎo)有效的技術(shù)人員到高校深造，使其完成學(xué)業(yè)后回到原來的管理崗位，從而進(jìn)一步提高無線電監(jiān)督管理力量的素質(zhì)。為了培養(yǎng)多學(xué)科人才，無線電管理機(jī)構(gòu)也可以進(jìn)行崗位輪換，從而實(shí)現(xiàn)行政、科技、法制、社會(huì)管理的綜合治理。

3.5 加強(qiáng)無線電技術(shù)設(shè)施建設(shè)

建立無線電信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是國家無線電監(jiān)管部門的重點(diǎn)研究內(nèi)容之一，關(guān)系到無線電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)技術(shù)使用的有效性。在無線電信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，必須針對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，充分考慮網(wǎng)絡(luò)選址的特殊環(huán)境。同時(shí)，我們還可以配合無線電技術(shù)設(shè)備的移動(dòng)監(jiān)控信息系統(tǒng)。采用這種方法，可以對(duì)行政區(qū)域進(jìn)行全方位、全過程的管理，從而實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化等[8]。同時(shí)，作為無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分，它不僅提高了無線電監(jiān)測(cè)的工作效率，還增強(qiáng)了無線電監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，從而促進(jìn)了無線電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。無線電信息技術(shù)系統(tǒng)的建立包括許多功能，而監(jiān)控系統(tǒng)是保證所有功能順利運(yùn)行的關(guān)鍵。為了保證國家無線電技術(shù)系統(tǒng)的順利運(yùn)行，政府必須更有效地完善環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，根據(jù)需求在重要區(qū)域設(shè)置小型監(jiān)測(cè)站，使其全面覆蓋無線電區(qū)域，從而更好地提高無線電探測(cè)的有效性。

4 結(jié)語

隨著我國國家無線電監(jiān)視科學(xué)技術(shù)的日益增強(qiáng)，全國范圍內(nèi)無線電監(jiān)視測(cè)向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立和覆蓋范圍越來越廣。本章重點(diǎn)分析了我國無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，以期促進(jìn)我國無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)更合理的發(fā)展。