一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測方法
【專利摘要】一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，包括小型化接收機模塊集群、管理站、客戶端和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，所述小型化接收機模塊集群用于信號感知，所述管理站用于網(wǎng)絡(luò)管理，所述客戶端用于執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)。所述監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議族實現(xiàn)通信，所述客戶端和接收機采用TCP協(xié)議傳送指令和數(shù)據(jù)，所述管理站采用UDP協(xié)議和多播搜索接收機。本發(fā)明采用分布式的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，使得接收機在地理位置上能夠更靠近信號發(fā)射源，這樣減小了信號在被接收之前發(fā)生反射的可能性，監(jiān)測設(shè)備也不再需要很高的性能，降低了成本。
【專利說明】一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]為了保證無線通信的電磁環(huán)境不受干擾和破壞，需要對空間中傳播的無線電信號進行監(jiān)測。一般而言，監(jiān)測站點是一個由接收天線、接收機、工控機和監(jiān)測軟件組成的監(jiān)測系統(tǒng)，采用固定本振或掃頻的方式對特定頻段的電磁信號進行持續(xù)觀測，一旦發(fā)現(xiàn)非法和干擾信號，即使用由測向天線和測向儀器組成的測向系統(tǒng)對信號進行測向和定位，找出非法電臺或發(fā)射源。
[0003]目前一般采用固定站加移動站的監(jiān)測方式。固定站監(jiān)測范圍廣，設(shè)備精度高，造價昂貴，通常還搭配專用測向設(shè)備。固定站全天候的對目標區(qū)域電磁環(huán)境進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)可疑信號，可通過測向設(shè)備確定信號源的大體位置。移動站顧名思義，是可移動的監(jiān)測站，可以是一輛裝載監(jiān)測設(shè)備的特制機動車輛，也可以是攜帶手持式儀器的專業(yè)人員。移動站用于在干擾源所處大致區(qū)域內(nèi)進一步鎖定干擾源的準確位置。
[0004]無線電監(jiān)測目前正面臨以下問題:現(xiàn)代化的大城市已是高樓林立，造成信號的多徑和反射效應(yīng)明顯，監(jiān)測站無法對信號進行定位；每個監(jiān)測站自成系統(tǒng)，站與站之間缺乏數(shù)據(jù)共享，成為“信息孤島”，無法為管理和決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是針對目前無線電監(jiān)測面臨的問題，提供了一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，由小型化接收機模塊集群、管理站、客戶端和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備組成，所述監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議族實現(xiàn)通信，所述客戶端和接收機采用TCP協(xié)議傳送指令和數(shù)據(jù)，所述管理站采用UDP協(xié)議和多播來搜索接收機。
[0008]優(yōu)選地，所述小型化接收機模塊集群由若干小型化接收機組成。
[0009]優(yōu)選地，所述小型化接收機采用基于ARM Cortex_A8核的片上系統(tǒng),使用WindowsEmbedded Compact 7 操作系統(tǒng)。
[0010]優(yōu)選地，小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用了基于Windows消息的異步傳輸方法。
[0011]優(yōu)選地，所述小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊分為TCP通信單元和UDP通信單元兩部分。
[0012]優(yōu)選地，所述TCP通信單元由監(jiān)聽器、控制通道和數(shù)據(jù)通道組成。
[0013]優(yōu)選地，所述UDP通信單元由多播組成員和UDP回送器組成。
[0014]一種分布式的無線電監(jiān)測方法，包括:
[0015]客戶端運行監(jiān)測應(yīng)用軟件；
[0016]管理站運行網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)例程；
[0017]客戶端訪問管理站獲取監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接收機信息；
[0018]客戶端與相應(yīng)的接收機直接建立TCP連接，通過控制通道發(fā)送指令，控制接收機執(zhí)行特定的測量任務(wù)，并通過數(shù)據(jù)通道獲取測量結(jié)果。
[0019]優(yōu)選地，所述管理站通過發(fā)現(xiàn)表和任務(wù)表為客戶端提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和接收機別名服務(wù)。
[0020]優(yōu)選地，本發(fā)明為所述客戶端提供了動態(tài)鏈接庫形式的應(yīng)用程序編程接口，該庫對程控指令進行了封裝，采用基于重疊模型的異步傳輸方法。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用分布式的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，使得接收機在地理位置上能夠更靠近信號發(fā)射源。這樣就減小了信號在被接收之前發(fā)生反射的可能性，監(jiān)測設(shè)備也不再需要很高的性能，降低了成本；該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的測量數(shù)據(jù)全部匯集到中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)比對融合，實現(xiàn)了信息共享，使得無線電監(jiān)測更加精細與智慧。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)框圖；
[0023]圖2為指令的幀格式；
[0024]圖3為基于多播的接收機發(fā)現(xiàn)方法。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明:
[0026]專用名詞介紹:
[0027]TCP/IP:傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，UDP協(xié)議:用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。
[0028]如圖1所示，一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，由小型化接收機模塊集群、管理站、客戶端和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備組成，所述監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議族實現(xiàn)通信，所述客戶端和接收機采用TCP協(xié)議傳送指令和數(shù)據(jù)，所述管理站采用UDP協(xié)議和多播來搜索接收機，所有的指令使用如圖2所示的幀格式。其中，起始符是“EI41”的4字節(jié)ASCII碼，代表幀的開始；命令段為16字節(jié)的ASCII碼，代表不同的控制指令；順序號為4字節(jié)的無符號整數(shù)，代表當前幀的序號；數(shù)據(jù)段分為三部分，開始的4字節(jié)無符號整數(shù)代表數(shù)據(jù)長度，隨后I字節(jié)代表數(shù)據(jù)類型，剩余部分是數(shù)據(jù)；結(jié)束符是“\0\0”的2字節(jié)ASCII碼。
[0029]所述小型化接收機模塊集群由若干小型化接收機組成，所述小型化接收機采用基于ARM Cortex-A8核的片上系統(tǒng)，該片上系統(tǒng)的CPU主頻達800MHz，具有百兆LAN網(wǎng)口，非常適用于作為頻譜監(jiān)測的高速數(shù)據(jù)傳輸，接收機采用Windows Embedded Compact 7操作系統(tǒng)，具備功能豐富的Windows Socket 2編程接口，支持多種同步和異步的傳輸模型,并支持多播。
[0030]小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用了基于Windows消息的異步傳輸方法，該方法借助Windows窗口的消息通知機制，通過主線程的消息分發(fā)對數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸過程進行控制。
[0031]所述小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊分為TCP通信單元和UDP通信單元兩部分。所述TCP通信單元由監(jiān)聽器、控制通道和數(shù)據(jù)通道組成，監(jiān)聽器對8080端口進行監(jiān)聽，有連接請求到來后建立控制或數(shù)據(jù)通道；控制通道用于接收遠程主機的控制命令，并回傳響應(yīng)結(jié)果；數(shù)據(jù)通道總是隸屬于某一控制通道，專門用于向遠程主機發(fā)送測量數(shù)據(jù)。接收機只開放8080端口，因此只有一個監(jiān)聽器，但可以有多個控制通道，可同時響應(yīng)多個遠程主機的控制；一個控制通道也可以擁有多個數(shù)據(jù)通道，可同時向同一臺遠程主機傳輸不同類型的測量數(shù)據(jù)。所述UDP通信單元由多播組成員和UDP回送器組成，多播組成員使得接收機可以加入多播組，接收管理站發(fā)往多播組的搜索指令，UDP回送器基于UDP協(xié)議向管理站回送響應(yīng)，讓管理站得知該接收機的存在。
[0032]一種分布式的無線電監(jiān)測方法，包括:
[0033]客戶端運行監(jiān)測應(yīng)用軟件。
[0034]管理站運行網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)例程。
[0035]客戶端訪問管理站獲取監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接收機信息，客戶端與相應(yīng)的接收機直接建立TCP連接，通過命令通道發(fā)送指令，控制接收機執(zhí)行特定的測量任務(wù)，并通過數(shù)據(jù)通道獲取測量結(jié)果。
[0036]管理站的主要作用是管理監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的接收機，為客戶端提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和接收機別名服務(wù)。管理站的服務(wù)例程是由.net開發(fā)的Windows服務(wù)，可以運行于現(xiàn)在主流的微軟桌面操作系統(tǒng)如XP或Win7。
[0037]如圖3所示，管理站通過基于多播和UDP協(xié)議發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的接收機，管理站每隔120秒就向多播組發(fā)送一條搜索指令，多播組中的接收機成員在收到搜索指令后，會向該管理站的4041端口發(fā)送包含接收機信息的UDP數(shù)據(jù)報。多播功能比廣播功能更加強大,能夠跨越路由器發(fā)現(xiàn)局域網(wǎng)之外的主機，因而使得監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以擴展到多個局域網(wǎng)，甚至可以借助VPN在Internet上構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
[0038]管理站擁有發(fā)現(xiàn)表和任務(wù)表兩個數(shù)據(jù)表格，其中發(fā)現(xiàn)表記錄目前網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的所有接收機信息，這些信息由接收機回傳的UDP數(shù)據(jù)報解析獲得；任務(wù)表記錄當前測試任務(wù)中的接收機別名和IP的對應(yīng)關(guān)系，任務(wù)表由客戶端負責管理，客戶端可通過向管理站發(fā)送程控指令來增刪和更名任務(wù)表中的接收機。為客戶端提供別名服務(wù)的功能類似域名服務(wù)器，利用該服務(wù)，客戶端可以使用一個易于理解的名字來訪問接收機，接收機的IP和主機名對客戶端是透明的。
[0039]接收機在加電初始化時，首先創(chuàng)建一個綁定于4040端口的UDP套接字，然后讓該套接字加入一個多播組。當管理站往該多播組發(fā)送搜索指令時，所有的多播組成員都可以收到該指令，并且同時可得到管理站主機的IP地址，接收機于是通過UDP回送器將自己的網(wǎng)絡(luò)信息和狀態(tài)信息以數(shù)據(jù)報的形式發(fā)送回管理站，如此管理站就知道了所有屬于這個多播組的接收機的網(wǎng)絡(luò)位置和狀態(tài)。
[0040]對每一個接收機而言，它相當于一個服務(wù)器，并不對客戶端和管理站這兩種遠程主機加以區(qū)分，任何主機只要按照格式要求往接收機發(fā)送指令，都可以得到響應(yīng)。在實際中，管理站的服務(wù)例程和客戶端監(jiān)測軟件有時會運行在同一臺PC中，此時盡管IP地址只有一個，但端口是不同的，這并不會對接收機的程控和數(shù)據(jù)傳輸造成任何影響。
[0041 ] 本發(fā)明為所述客戶端提供了動態(tài)鏈接庫形式的應(yīng)用程序編程接口，該庫對程控指令進行了封裝。為開發(fā)者提供最基本的管理和測量功能，主要分為網(wǎng)絡(luò)管理、接收機管理、頻域測量、時域測量四部分，在該庫的基礎(chǔ)上開發(fā)者可以只專注于自己的業(yè)務(wù)領(lǐng)域而不必花費精力考慮這些基本功能的實現(xiàn)細節(jié)，從而快速開發(fā)專用的監(jiān)測軟件。下面對API函數(shù)庫實現(xiàn)的關(guān)鍵點進行說明。
[0042]由于不能過多假設(shè)客戶端的運行環(huán)境，所以客戶端的庫函數(shù)應(yīng)盡可能的高效?；诖丝蛻舳说木W(wǎng)絡(luò)模型選用了基于重疊模型的異步傳輸方法。在該方法下，數(shù)據(jù)可直接在用戶緩沖區(qū)與遠程主機通信，不再經(jīng)過系統(tǒng)緩沖區(qū)，由此減少了分層帶來的數(shù)據(jù)復(fù)制的開銷。
[0043]客戶端在組建臨時監(jiān)測子網(wǎng)絡(luò)時，向管理站的8080端口發(fā)送“發(fā)現(xiàn)”指令，管理站就會把發(fā)現(xiàn)表的內(nèi)容發(fā)送給客戶端，客戶端可以從中挑選某個接收機，然后以該接收機的IP和別名為參數(shù)，再次向管理站的8080端口發(fā)送“添加”指令，管理站就會在任務(wù)表中添加一行，記錄該接收機別名與IP的映射關(guān)系。同理，客戶端也可以用接收機的別名為參數(shù)發(fā)送“刪除”指令，讓管理站把接收機從任務(wù)表中刪除。
[0044]客戶端在發(fā)起測量任務(wù)時，首先以接收機別名為參數(shù)，向管理站查詢到接收機的IP地址，然后就嘗試與該IP的8080端口建立TCP連接。此時接收機收到連接請求，為該請求創(chuàng)建一個控制通道，調(diào)用Acc印t()函數(shù)與客戶端建立起連接。這樣客戶端就可以向接收機發(fā)送配置測量參數(shù)的控制指令了。
[0045]當配置完測量參數(shù)，客戶端應(yīng)該可以讓接收機啟動測量，接收測量數(shù)據(jù)了。但由于監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大，并且持續(xù)時間較長，為了數(shù)據(jù)傳輸期間仍可以接收指令，就需要為傳輸數(shù)據(jù)建立另外一條邏輯上獨立的數(shù)據(jù)通道。為了建立數(shù)據(jù)通道，客戶端先通過控制通道向接收機發(fā)送一條“端口 ”指令，該指令攜帶一個端口號信息，意在通知接收機將要建立的數(shù)據(jù)通道的端口號。接收機在收到這條指令后，就創(chuàng)建一條準數(shù)據(jù)通道，并設(shè)置其歸屬于控制通道，然后向客戶端發(fā)送應(yīng)答，客戶端在收到應(yīng)答之后，就嘗試以該端口與接收機的8080端口建立TCP連接。接收機收到連接請求后，可通過IP和端口信息找到與之對應(yīng)的準數(shù)據(jù)通道，調(diào)用Accept O函數(shù)為準數(shù)據(jù)通道打開通路。這樣接收機就可以通過該數(shù)據(jù)通道向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)了。
[0046]當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，包括小型化接收機模塊集群、管理站、客戶端和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，所述監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議族實現(xiàn)通信，所述客戶端和接收機采用TCP協(xié)議傳送指令和數(shù)據(jù)，所述管理站采用UDP協(xié)議和多播來搜索接收機。
2.如權(quán)利要求1所述的一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述小型化接收機模塊集群由若干小型化接收機組成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述小型化接收機采用基于ARM Cortex_A8核的片上系統(tǒng),使用Windows Embedded Compact7操作系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用了基于Windows消息的異步傳輸方法。
5.如權(quán)利要求2所述的一種分布式的無線電監(jiān)測設(shè)備，其特征是，所述小型化接收機的網(wǎng)絡(luò)通信模塊分為TCP通信單元和UDP通信單元兩部分。
6.如權(quán)利要求5所述的一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述TCP通信單元由監(jiān)聽器、控制通道和數(shù)據(jù)通道組成。
7.如權(quán)利要求5所述的一種分布式的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述UDP通信單元由多播組成員和UDP回送器組成。
8.一種分布式的無線電監(jiān)測方法，其特征是，包括: 客戶端運行監(jiān)測應(yīng)用軟件； 管理站運行網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)例程； 客戶端訪問管理站獲取監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接收機信息； 客戶端與相應(yīng)的接收機直接建立TCP連接，通過控制通道發(fā)送指令，控制接收機執(zhí)行特定的測量任務(wù)，并通過數(shù)據(jù)通道獲取測量結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的一種分布式的無線電監(jiān)測方法，其特征是，所述管理站通過發(fā)現(xiàn)表和任務(wù)表為客戶端提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和接收機別名服務(wù)。
10.如權(quán)利要求8所述的一種分布式的無線電監(jiān)測方法，其特征是，本發(fā)明為所述客戶端提供了動態(tài)鏈接庫形式的應(yīng)用程序編程接口，該庫對程控指令進行了封裝，采用基于重疊模型的異步傳輸方法。
【文檔編號】H04W24/00GK104301913SQ201410528985
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】楊青, 黃丙志, 裴廣超, 牛大勝 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所