一种电磁环境可视化监测与警示装置及基于该装置的方法与流程

本发明涉及电磁环境监测，具体为一种电磁环境可视化监测与警示装置及基于该装置的方法。

背景技术：

1、随着世界电气化、电子技术的发展和普及，人类生活环境中各种电磁波源越来越多、电磁环境也越来越复杂，例如无线电广播、电视、微波通信、工业用的高频炉等，以及输电线路的工频电磁场和电晕放电引起的高频电磁场等。电磁辐射过强时，即会影响人们的身体健康，还会干扰其他电子设备和通信。目前，在电磁环境监测领域，普通电磁监测装置仅针对连续波或者脉冲波，没有将两种波合并同时监测的装置。另外针对监测方法，常规采取固定模式的监测方案无法及时反应时变环境，监测设备不能感知事先没有遇到过的电磁环境，不具备自适应地改变工作模式的能力。当前，频谱资源的分配和监测方法都是事先人工手动设计，而后固化在设备中，无法实现自动监测自我学习。

技术实现思路

1、本发明提出一种电磁环境可视化监测与警示装置，并以该装置为载体，提出一种电磁环境可视化监测与警示方法，具备同时监控连续波和脉冲波的功能，并提供可视化监测和警示作用，具备监测过程中自我学习并自适应改变工作模式的能力。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种电磁环境可视化监测与警示装置，包括连续波监测天线、脉冲波监测天线、监测终端和服务器，监测终端中集成有连续波监测单元、脉冲波监测单元、数据采集卡a和数据采集卡b，监测终端表面设有连续波监测显示单元和脉冲波监测显示单元，连续波监测天线通过线缆连接监测终端中的数据采集卡a，同时数据采集卡a通过信号电路连接连续波监测单元，连续波监测单元通过信号电路连接连续波监测显示单元；脉冲波监测天线通过线缆连接监测终端中的数据采集卡b，同时数据采集卡b通过信号电路连接脉冲波监测单元，脉冲波监测单元通过信号电路连接脉冲波监测显示单元，连续波监测单元和脉冲波监测单元均与服务器建立数据连接，连续波监测单元和脉冲波监测单元均可设置触发门限。

4、进一步优选地，连续波监测天线采用10khz～6gh全向天线。

5、进一步优选地，脉冲波监测天线采用集成低噪声放大器和带通滤波器的集成天线。

6、进一步优选地，测终端中还配置有卫星信号接收器。

7、一种电磁环境可视化监测与警示方法，以上述所述的电磁环境可视化监测与警示装置为载体，并包含如下内容：

8、a连续波监测流程：

9、a1)检测终端开机，连续波监测天线采集检测区域电磁环境中的连续波信号，连续波信号的频率特性曲线显示在连续波监测显示单元，同时连续波信号输入数据采集卡a进行频段扫描，数据采集卡a可进行包括全频段扫描、分频段扫描、离散频段扫描和定频驻留的多种监测模式，并支持多种监测模式并行处理的多任务模式；

10、a2)扫频信号处理的连续波信号输入连续波监测单元，连续波监测单元设置门限，检测连续波信号幅度是否超门限以判断是否触发自适应工作模式，当连续波信号幅度未超门限，判定未触发自适应工作模式，则返回连续波信号频段扫描；当连续波信号幅度超门限，判定触发自适应工作模式并产生触发信号；

11、a3)超门限触发后，连续波监测单元自动进入定频驻留扫描模式，并建立频谱数据库，将实时采集的全频段波信号与频谱数据库进行对比，若所采集全频段波信号的幅度值未超过频谱数据库制定的幅度值，则认为该连续波频率点信号正常，继续循环进行定频驻留扫描；若所采集全频段波信号超过频谱数据库制定的幅度值，则认为该连续波频率点信号异常，连续波监测单元将警示信息传送至服务器。

12、b连续波监测流程：

13、b1)检测终端开机，脉冲波监测天线采集检测区域电磁环境中的脉冲波信号，脉冲波信号的频率特性曲线显示在脉冲波监测显示单元，同时脉冲波信号输入数据采集卡b进行频段扫描，数据采集卡b可进行包括全频段扫描、分频段扫描、离散频段扫描和定频驻留的多种监测模式，并支持多种监测模式并行处理的多任务模式；

14、b2)扫频信号处理的脉冲波信号输入脉冲波监测单元，脉冲波监测单元设置门限，检测脉冲波信号幅度是否超门限以判断是否触发自适应工作模式，当脉冲波信号幅度未超门限，判定未触发自适应工作模式，则返回脉冲波信号频段扫描；当脉冲波信号幅度超门限，判定触发自适应工作模式并产生触发信号；

15、b3)超门限触发后，脉冲波监测单元自动进入脉冲识别扫描模式，并建立频谱数据库，将实时采集的脉冲波信号与频谱数据库进行对比，若所采集脉冲波信号的幅度值未超过频谱数据库制定的幅度值，则认为该脉冲波频率点信号正常，继续循环进行脉冲识别扫描；若所采集脉冲波信号超过频谱数据库制定的幅度值，则认为该脉冲波频率点信号异常，脉冲波监测单元将警示信息传送至服务器。

16、频谱数据库的建立：监测终端配合连续波监测天线/脉冲波监测天线对周围电磁环境快速扫描，快速获得全频段内对应频率的信号幅度，监控终端对快速扫描的信号幅度采用中值滤波方式，取得的值保存到频谱数据库。

17、进一步优选地，针对连续波频段扫描过程，全频段扫描的分辨率带宽为10hz～10mhz，频率范围为10khz～6ghz，瞬时带宽不低于80mhz，完成相邻两次全频段扫描监测数据向服务器完整发送的最大时间间隔＜1s；针对脉冲波频段扫描过程，电压瞬时动态范围≥130db，电压测量精度≤3db，未触发门限处于监测模式：波形实时采样模式，超门限触发后自动进入“脉冲识别”模式。

18、进一步优选地，监测终端配置卫星定位信号接收模块，为监测终端提供校时信号，多个监测终端可利用接收卫星信号实现时间同步，为监测数据提供时间戳信息，监测终端校准时钟可以传递至服务器，为服务器提供始终服务并进行系统时间校准。

19、与现有技术相比，采用了上述技术方案的电磁环境可视化监测与警示装置及基于该装置的方法，具有如下有益效果：

20、本设计是针对环境电磁波的场强值，同时收集连续电磁波和脉冲电磁波。通过全频段扫描、分频段扫描、离散频点扫描、定频驻留以及信号实时跟踪监测，能够实现监测设备与电磁环境之间的实时自主地信息交互，基于电磁信号可以完成自我激励和训练。人和设备共同建立针对目标及其状态变化的认知知识库，并且能够形成与之一一对应的措施方案。还可以在监测终端上以图形方式进行显示所采集连续电磁波和脉冲电磁波的频率特性曲线。监测终端可设定门限，所采集电磁波信号幅度超门限硬件触发，超门限触发后装置自动进入相应的监测模式，即具备警示功能。本方案的设计偏向一种自我认知监测设备，考虑和解决在不同电磁环境下能够边对抗边学习，可以人为(或自主)实时改进监测策略，从而调整监测方法和调整优化频谱资源调度方法。

技术特征：

1.一种电磁环境可视化监测与警示装置，其特征在于：包括连续波监测天线(1)、脉冲波监测天线(2)、监测终端(3)和服务器(6)，监测终端(3)中集成有连续波监测单元、脉冲波监测单元、数据采集卡a和数据采集卡b，监测终端(3)表面设有连续波监测显示单元(4)和脉冲波监测显示单元(5)，连续波监测天线(1)通过线缆连接监测终端(3)中的数据采集卡a，同时数据采集卡a通过信号电路连接连续波监测单元，连续波监测单元通过信号电路连接连续波监测显示单元(4)；脉冲波监测天线(2)通过线缆连接监测终端(3)中的数据采集卡b，同时数据采集卡b通过信号电路连接脉冲波监测单元，脉冲波监测单元通过信号电路连接脉冲波监测显示单元(5)，连续波监测单元和脉冲波监测单元均与服务器(6)建立数据连接，连续波监测单元和脉冲波监测单元均可设置触发门限。

2.根据权利要求1所述的电磁环境可视化监测与警示装置，其特征在于：连续波监测天线(1)采用10khz～6gh全向天线。

3.根据权利要求1或2所述的电磁环境可视化监测与警示装置，其特征在于：脉冲波监测天线(2)采用集成低噪声放大器和带通滤波器的集成天线。

4.根据权利要求1所述的电磁环境可视化监测与警示装置，其特征在于：监测终端(3)中还配置有卫星信号接收器。

5.一种电磁环境可视化监测与警示方法，其特征在于，以上述权利要求1所述的电磁环境可视化监测与警示装置为载体，并包含如下内容：

6.根据权利要求5所述的电磁环境可视化监测与警示方法，其特征在于：针对连续波频段扫描过程，全频段扫描的分辨率带宽为10hz～10mhz，频率范围为10khz～6ghz，瞬时带宽不低于80mhz，完成相邻两次全频段扫描监测数据向服务器(6)完整发送的最大时间间隔＜1s；针对脉冲波频段扫描过程，电压瞬时动态范围≥130db，电压测量精度≤3db，未触发门限处于监测模式：波形实时采样模式，超门限触发后自动进入“脉冲识别”模式。。

7.根据权利要求5所述的电磁环境可视化监测与警示方法，其特征在于：监测终端(3)配置卫星定位信号接收模块，为监测终端(3)提供校时信号，多个监测终端(3)可利用接收卫星信号实现时间同步，为监测数据提供时间戳信息，监测终端(3)校准时钟可以传递至服务器(6)，为服务器(6)提供始终服务并进行系统时间校准。

技术总结
本发明公开了一种电磁环境可视化监测与警示装置，可同时监控连续波和脉冲波，实现可视化监测和警示作用，其技术要点为：包括连续波监测天线、脉冲波监测天线、监测终端和服务器，监测终端中集成有连续波监测单元、脉冲波监测单元、数据采集卡a和数据采集卡b，监测终端设有连续波监测显示单元和脉冲波监测显示单元，连续波监测天线通过线缆连接监测终端；脉冲波监测天线通过线缆连接监测终端，连续波监测单元和脉冲波监测单元均与服务器建立数据连接，连续波监测单元和脉冲波监测单元均可设置触发门限。以上述装置为载体，公开一种电磁环境可视化监测与警示方法，实现可视化监测和警示，并具备监测过程中自主学习自适应改变工作模式的能力。

技术研发人员：赵峰
受保护的技术使用者：南京尚志电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15