一种非法频率时空甄别的装置与方法

摘要

本发明涉及一种非法频率时空甄别的装置与方法。所述非法频率时空甄别的装置，包括总控制中心和多个采集终端；所述采集终端包括分别与控制模块连接的频率搜索模块、语音识别模块和北斗定位模块。控制模块是采集终端的控制中心，负责采集终端的统筹规划。本发明所述非法频率时空甄别的装置，根据电台内容来判断电台是否为非法电台，精确度高，解决了现有方法中难以寻找伪装电台的难题，实用性高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种非法频率时空甄别的装置与方法，属于语音识别和的北斗定位的技术领 域。

背景技术

非法电台的问题长期存在，屡禁不止，不法分子通过私架电台，播放药品、保健品的推 销消息。非法电台不仅扰乱社会、经济公共秩序而且影响专用频率段的正常使用，造成国民 经济的损失。

现有的搜索非法电台的方法，大多数是从频率入手的，将搜索到的频率与合法频率列表 进行比对或者通过设置有合适频带范围的滤波器，寻找非法频率电台。这些非法电台的搜索 方法均是从频率方面入手，存在很多的弊端。比如，许多非法电台伪装成合法频率进行播放， 很难被找到。

中国专利CN203951480U公开了一种基于网络的非法FM电台监测系统。该系统包括多个 终端和服务器；当出现未核准或备案的发射频谱时，将该频道标记，将频率和当前的信号强 度，时间标签等信息汇报给服务器并大致定位该频率的发射位置和覆盖范围。同时开启信号 强度较大的终端的解调功能，对非法电台的音频进行记录，方便调查取证和后期处理。该系 统是通过频率对比的方法筛选非法电台，且只能大致定位该频率的发射位置，可靠性和准确 性低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种非法频率时空甄别的装置。该装置通过语音识别 技术，识别出电台的内容，根据电台的内容来识别电台是否为非法电台，准确性和可靠性更 高。

本发明还提供一种利用上述装置进行非法频率时空甄别的方法。

本发明的技术方案如下：

一种非法频率时空甄别的装置，包括总控制中心和多个采集终端；所述采集终端包括分 别与控制模块连接的频率搜索模块、语音识别模块和北斗定位模块。控制模块是采集终端的 控制中心，负责采集终端的统筹规划。

所述频率搜索模块包括输入回路、混频电路、本机振荡器、中频放大器、检波电路和音 频放大器。频率搜索模块进行频率搜索并将搜索到的音频信号输送到语音识别模块。所述输 入回路为并联谐振回路，具有选频作用。

语音识别模块接收所述音频信号，将音频信号识别为文字信号，并将文字信号和电台的 频率上传到总控制中心。

所述控制模块包括MCU、信号强度测量模块、方向角测量模块、通信模块和存储模块； 通信模块通过短消息(SMS)和分组数据(GPRS)进行通信。MCU是采集终端的控制中心，控 制频率搜索模块、语音识别模块和北斗定位模块的稳定运行。信号强度测量模块测量非法电 台的信号强度。方向角测量模块用于测量采集终端与非法电台之间的方向角。通信模块负责 采集终端与总控制中心之间的通信。存储模块对非法电台的信号强度、采集终端的位置、采 集终端与非法电台之间的方向角等数据进行存储。

所述总控制中心包括服务器、计算模块、总控制中心通信模块、总存储模块和比对数据 库。总控制中心判断电台是否为非法电台，并对所有采集终端下达指令。服务器下达相关指 令，统筹规划总控制中心的运行。计算模块进行算法计算，当通信模块接收到来自采集终端 的，非法电台的信号强度、采集终端与非法电台之间的方向角和采集终端的位置信息时，计 算模块按照一定的算法进行计算，计算出非法电台的位置信息，并在电子地图上进行显示。 所述总存储模块是总控制中心进行信息存储的地方，存储采集终端发来的信息和总控制中心 各个模块的运行状态。

优选的，所述北斗定位模块包括北斗一代芯片和北斗二代芯片。北斗一代芯片通过北斗 短报文收发信号的低噪声放大、功率放大、上下变频和基带处理，实现北斗短报文收发及有 源定位功能。北斗二代芯片实现了跟GPS一样的无源定位，采用卡尔曼滤波优化算法，在各 种复杂环境下，能够保持出色的捕获跟踪能力，输出连续可靠的定位结果。

优选的，所述采集终端的个数为3-10个。

优选的，所述控制模块还包括电源和电源管理芯片。所述采集终端采用续航能力强并且 体积与质量小的电源。电源管理芯片通过控制每一个模块的供电通断，保证装置工作在低功 耗的模式下，以达到持久续航的能力。

优选的，所述控制模块还包括工作状态指示灯；工作状态指示灯为不同颜色的LED灯。 通过不同颜色的LED灯指示装置的工作状态。

优选的，所述比对数据库包括文字数据库和频率数据库。

一种非法频率时空甄别的方法，包括步骤如下：

1)装置自检：每个所述采集终端中的控制模块检查与其相连的频率搜索模块、语音识别 模块和北斗定位模块是否正常工作，若上述某个模块不能正常工作，即自检不成功，则通过 通信模块上报给总控制中心，并停止该采集终端的工作；否则自检成功，进入步骤2)；

2)启动频率搜索模块搜索电台，将搜索到的每个电台的电台信号转化为音频信号并输送 到语音识别模块；每个电台的音频信号持续播放一分钟；

3)语音识别模块将音频信号识别为文字信号，并将文字信号和非法电台频率通过通信模 块上传到总控制中心；

4)总控制中心将文字信号和非法电台频率分别与文字数据库和频率数据库比对，判断电 台是否为非法电台；

若没有发现非法电台，总控制中心通知频率搜索模块继续搜索下一个电台；

若发现非法电台，每个采集终端将非法电台的信号强度、采集终端与非法电台之间的方 向角和采集终端的位置上报给总控制中心，总控制中心根据定位算法计算非法电台的位置； 总控制中心通知频率搜索模块继续搜索下一个电台。

优选的，频率搜索模块搜索电台的方法为，从低频率依次往高频率进行搜索，直到最大 频率值T。

优选的，所述定位算法的具体步骤为，比较每个采集终端上传的非法电台的信号强度， 并筛选出非法电台信号强度最强的三个采集终端，利用这三个采集终端上传的非法电台的信 号强度、采集终端与非法电台之间的方向角和采集终端的位置，通过三角定位算法得到非法 电台的位置；

进一步优选的，所述三角定位算法包括步骤如下：

假设3个非法电台信号强度最强的采集终端的经纬度坐标分别为 (X₁,Y₁),(X₂,Y₂),(X₃,Y₃)；非法电台的经纬度坐标为(X_μ,Y_μ)；非法电台距离3个采集终 端的距离分别是R₁,R₂,和R₃(R₁,R₂,和R₃分别通过rssi技术测量得到；rssi技术是通过接收 到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技 术)，则：

$R_1=\sqrt{{(X_1-X_{\mu })}^2+{(Y_1-Y_{\mu })}^2}$

$R_2=\sqrt{{(X_2-X_{\mu })}^2+{(Y_2-Y_{\mu })}^2}$

$R_3=\sqrt{{(X_3-X_{\mu })}^2+{(Y_3-Y_{\mu })}^2}$

采用多边估计中使用的极大似然法求解(X_μ,Y_μ)；

R₁²＝(X₁-X_μ)²+(Y₁-Y_μ)²

R₂²＝(X₂-X_μ)²+(Y₂-Y_μ)²

R₃²＝(X₃-X_μ)²+(Y₃-Y_μ)²

根据多边估计，可得：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mu }\\ Y_{\mu }\end{array}\right)={\left(\begin{array}{c}2(X_1-X_3)2(Y_1-Y_3)\\ 2(X_2-X_3)2(Y_2-Y_3)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{X_1}^2-{X_3}^2+{Y_1}^2-{Y_3}^2+{R_1}^2+{R_3}^2\\ {X_2}^2-{X_3}^2+{Y_2}^2-{Y_3}^2+{R_2}^2+{R_3}^2\end{array}\right)$

优选的，将搜索到的每个电台的电台信号转化为音频信号的方法为，所述频率搜索模块 通过输入回路选出电台信号，将其送入混频电路，由本机振荡器产生的高频等幅波信号，也 送入混频电路；电台信号和高频等幅波信号经过混频电路后，依次被送到中频放大器和检波 电路进行放大和幅度检波，最后通过音频放大器输出，得到音频信号。

该发明的有益之处是：

1、本发明所述非法频率时空甄别的装置，根据电台内容来判断电台是否为非法电台，精 确度高，解决了现有方法中难以寻找伪装电台的难题，实用性高；

2、本发明所述非法频率时空甄别的装置，采用语音识别技术；与传统的比较频率寻找非 法电台的方法相比，采用语音识别技术可靠性高，能够发现将频率进行包装的伪装电台；

3、本发明所述非法频率时空甄别的装置，采用北斗二代卫星导航技术，通过北斗二代卫 星定位获取研究对象的经度、纬度、速度等参数，从而获得采集终端在电子地图上的位置， 进一步寻找非法电台的位置。

附图说明

图1为本发明所述采集终端结构示意图；

图2为本发明所述总控制中心的结构示意图；

图3为本发明所述采集终端的工作流程图；

图4为本发明所述非法频率时空甄别装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1

如图1-4所示。

一种非法频率时空甄别的装置，包括总控制中心和5个采集终端；所述采集终端包括分 别与控制模块连接的频率搜索模块、语音识别模块和北斗定位模块。控制模块是采集终端的 控制中心，负责采集终端的统筹规划。

所述频率搜索模块包括输入回路、混频电路、本机振荡器、中频放大器、检波电路和音 频放大器。频率搜索模块进行频率搜索并将搜索到的音频信号输送到语音识别模块。所述输 入回路为并联谐振回路，具有选频作用。

语音识别模块接收所述音频信号，将音频信号识别为文字信号，并将文字信号和电台的 频率上传到总控制中心。

所述控制模块包括MCU、信号强度测量模块、方向角测量模块、通信模块和存储模块； 通信模块通过短消息(SMS)和分组数据(GPRS)进行通信。MCU是采集终端的控制中心，控 制频率搜索模块、语音识别模块和北斗定位模块的稳定运行。信号强度测量模块测量非法电 台的信号强度。方向角测量模块用于测量采集终端与非法电台之间的方向角。通信模块负责 采集终端与总控制中心之间的通信。存储模块对非法电台的信号强度、采集终端的位置、采 集终端与非法电台之间的方向角等数据进行存储。

所述总控制中心包括服务器、计算模块、总控制中心通信模块、总存储模块和比对数据 库。总控制中心判断电台是否为非法电台，并对所有采集终端下达指令。服务器下达相关指 令，统筹规划总控制中心的运行。计算模块进行算法计算，当通信模块接收到来自采集终端 的，非法电台的信号强度、采集终端与非法电台之间的方向角和采集终端的位置信息时，计 算模块按照一定的算法进行计算，计算出非法电台的位置信息，并在电子地图上进行显示。 所述总存储模块是总控制中心进行信息存储的地方，存储采集终端发来的信息和总控制中心 各个模块的运行状态。

实施例2

如实施例1所述的非法频率时空甄别的装置，其区别在于，所述控制模块还包括电源和 电源管理芯片。所述采集终端采用续航能力强并且体积与质量小的太阳能加锂电池的充放电 电路。电源管理芯片通过控制每一个模块的供电通断，保证装置工作在低功耗的模式下，以 达到持久续航的能力。

实施例3

如实施例1所述的非法频率时空甄别的装置，其区别在于，所述控制模块还包括工作状 态指示灯；工作状态指示灯为不同颜色的LED灯。通过不同颜色的LED灯指示装置的工作状 态。

实施例4

如实施例1所述的非法频率时空甄别的装置，其区别在于，所述比对数据库包括文字数 据库和频率数据库。

实施例5

如实施例1所述的非法频率时空甄别的装置，其区别在于，所述北斗定位模块包括北斗 一代芯片和北斗二代芯片。北斗一代芯片通过北斗短报文收发信号的低噪声放大、功率放大、 上下变频和基带处理，实现北斗短报文收发及有源定位功能。北斗二代芯片实现了跟GPS一 样的无源定位，采用卡尔曼滤波优化算法，在各种复杂环境下，能够保持出色的捕获跟踪能 力，输出连续可靠的定位结果。

实施例6

一种利用实施例1-5所述的非法频率时空甄别的装置进行非法频率时空甄别的方法，包 括步骤如下：

1)装置自检：每个所述采集终端中的控制模块检查与其相连的频率搜索模块、语音识别 模块和北斗定位模块是否正常工作，若上述某个模块不能正常工作，即自检不成功，则通过 通信模块上报给总控制中心，并停止该采集终端的工作；否则自检成功，进入步骤2)；

2)启动频率搜索模块搜索电台，将搜索到的每个电台的电台信号转化为音频信号并输送 到语音识别模块；每个电台的音频信号持续播放一分钟；

3)语音识别模块将音频信号识别为文字信号，并将文字信号和非法电台频率通过通信模 块上传到总控制中心；

4)总控制中心将文字信号和非法电台频率分别与文字数据库和频率数据库比对，判断电 台是否为非法电台；

若没有发现非法电台，总控制中心通知频率搜索模块继续搜索下一个电台；

若发现非法电台，每个采集终端将非法电台的信号强度、采集终端与非法电台之间的方 向角和采集终端的位置上报给总控制中心，总控制中心根据定位算法计算非法电台的位置； 总控制中心通知频率搜索模块继续搜索下一个电台。

实施例7

如实施例6所述的非法频率时空甄别的方法，其区别在于，频率搜索模块搜索电台的方 法为，从低频率依次往高频率进行搜索，直到最大频率值T，T＝108MHz。

实施例8

如实施例6所述的非法频率时空甄别的方法，其区别在于，所述定位算法的具体步骤为， 比较每个采集终端上传的非法电台的信号强度，并筛选出非法电台信号强度最强的三个采集 终端，利用这三个采集终端上传的非法电台的信号强度、采集终端与非法电台之间的方向角 和采集终端的位置，通过三角定位算法得到非法电台的位置。

实施例9

如实施例8所述的非法频率时空甄别的方法，其区别在于，所述三角定位算法包括步骤 如下：

假设3个非法电台信号强度最强的采集终端的经纬度坐标分别为 (X₁,Y₁),(X₂,Y₂),(X₃,Y₃)(X为经度坐标，Y为纬度坐标)，非法电台的经纬度坐标为 (X_μ,Y_μ)；非法电台距离3个采集终端的距离分别是R₁,R₂,和R₃，则：

$R_1=\sqrt{{(X_1-X_{\mu })}^2+{(Y_1-Y_{\mu })}^2}$

$R_2=\sqrt{{(X_2-X_{\mu })}^2+{(Y_2-Y_{\mu })}^2}$

$R_3=\sqrt{{(X_3-X_{\mu })}^2+{(Y_3-Y_{\mu })}^2}$

采用多边估计中使用的极大似然法求解(X_μ,Y_μ)；

R₁²＝(X₁-X_μ)²+(Y₁-Y_μ)²

R₂²＝(X₂-X_μ)²+(Y₂-Y_μ)²

R₃²＝(X₃-X_μ)²+(Y₃-Y_μ)²

根据多边估计，可得：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mu }\\ Y_{\mu }\end{array}\right)={\left(\begin{array}{c}2(X_1-X_3)2(Y_1-Y_3)\\ 2(X_2-X_3)2(Y_2-Y_3)\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{X_1}^2-{X_3}^2+{Y_1}^2-{Y_3}^2+{R_1}^2+{R_3}^2\\ {X_2}^2-{X_3}^2+{Y_2}^2-{Y_3}^2+{R_2}^2+{R_3}^2\end{array}\right)$

实施例10

如实施例6所述的非法频率时空甄别的方法，其区别在于，将搜索到的每个电台的电台 信号转化为音频信号的方法为，所述频率搜索模块通过输入回路选出电台信号，将其送入混 频电路，由本机振荡器产生的高频等幅波信号，也送入混频电路；电台信号和高频等幅波信 号经过混频电路后，依次被送到中频放大器和检波电路进行放大和幅度检波，最后通过音频 放大器输出，得到音频信号。