[發明專利]一種基于長短期記憶網絡的移動黑電臺監測方法

在審

• 申請號: 202310573083.2
• 申請日: 2023-05-19
• 公開（公告）號: CN116667944A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張然;趙楠;黃秋磊;程思科;李軒衡
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B17/318;H04B17/373;G06N3/0442;G06N3/08
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 王海波

本發明是為了解決黑電臺頻繁出現和打擊治理困難的問題，提出一種基于長短期記憶網絡的移動黑電臺監測方法。首先借鑒了先進監測設備的優勢和大數據挖掘的理念提出了一個高效智能的方案，具體內容是基于長短期記憶網絡對頻譜占用情況進行預測分析，同時為了增加監測設備的靈活性，將檢測設備搭載到可移動的無人機上，在地面的上位機可以實時觀察檢測的結果。本發明設計的目的就是提高黑電臺查找的精確度，規范和改進干擾源查找、數據采集和數據分析等一系列繁瑣的步驟，大大提高區域間監測的工作效率。

技術領域

本發明屬于對非法設立的調頻廣播電臺進行遠程監測的技術領域，特別是涉及一種基于長短期記憶網絡對非法調頻廣播電臺的存在進行預測的方法與系統。

背景技術

隨著無線電通信技術的飛速發展，各種通信設備逐漸普及到廣羅大眾，普通民眾也得以享受到無線通信帶來的便捷與高效。

所謂“黑電臺”，又稱非法調頻電臺，是指廣播電臺未經廣電總局、機構無線電管理部門批準，私自設立并利用公共無線電頻率資源，向社會環境進行廣播宣傳的行為。一些黑電臺會擅自擴頻，擅自將發射頻率延伸到航空用的高頻頻段，與民航飛機的通信頻率非常接近。為了擴大覆蓋范圍，一些黑電臺經常使用高山發射機，其廣播頻率、雜散發射、諧波頻率會對航空通信、應急救援等造成干擾，給社會公共安全帶來極大的隱患。

雖然黑電臺在如今的信息互聯網時代數量逐漸銳減，但在一些地區仍存在黑電臺的情況。此外，黑電臺多設立在一、二線中心城市或市區發達區域，這給無線電短波監測工作帶來了全新的挑戰。這些地區經濟發展速度較快，人口流動性高，無線電電磁環境錯綜復雜，導致測向定位干擾源的準確性降低。因此，以研究監測方法和監測數據挖掘為途徑，盡力提高復雜電磁環境下的定位準確性，提升快速查找干擾的能力，減少人力、物力和時間的消耗，做好超短波監測工作，尤其是黑電臺查出尤為重要。

發明內容

本發明的目的是解決黑電臺頻繁出現和打擊治理困難的問題。本發明借鑒了先進監測設備的優勢和大數據挖掘的理念提出了一個高效智能的方案，具體內容是基于長短期記憶網絡(LSTM)對頻譜占用情況進行預測分析，同時為了增加監測設備的靈活性，本發明將檢測設備搭載到可移動的無人機上，在地面的上位機可以實時觀察檢測的結果。系統的框圖如附圖1所示。

一種基于長短期記憶網絡的移動黑電臺監測方法，包括以下步驟：

步驟1，使用無人機搭載頻譜儀采集待檢測區域內的無線電頻譜數據，其中無人機搭載頻譜儀與上位機進行遠程數據通信；

步驟2，上位機對獲取的無線電頻譜數據進行預處理，構建序列數據集；

步驟3，將處理后的無線電頻譜數據分為訓練集和測試集，訓練用于預測頻譜占用情況的LSTM網絡模型；

步驟4，設計小型調頻發射機作為模擬黑電臺，用于后續檢測LSTM網絡模型的預測能力；

步驟5：以黑電臺所在的區域作為測試場景，對LSTM網絡模型的預測結果進行觀察分析，驗證預測的準確性和有效性，具體如下：

通過無人機搭載頻譜儀實時采集測試場景內的無線電頻譜數據，得到一段時間內的實際觀測結果；

同時，開啟黑電臺進行調頻發射，無人機搭載頻譜儀采集一段時間的無線電頻譜數據，并將其輸入步驟4訓練好的“LSTM網絡模型”中，通過“LSTM網絡模型”在線預測未來一段時間的頻譜占用情況，得到預測結果。

此時訓練好的“LSTM網絡模型”的預測結果能夠以很高的概率預測出某頻段未被主用戶占用，并且實際觀測結果與此相反，則存在“黑電臺”，進而驗證了“LSTM網絡模型”的準確性和有效性。