一种电磁频谱可视化处理方法及装置与流程

1.本发明涉及电磁频谱管理技术领域，具体涉及一种电磁频谱可视化处理方法及装置。


背景技术：

2.随着科技的进步，无线信号在各领域的运用越来越广泛，电磁波的使用几乎已经无处不在。各种低空飞行器的控制，各种智能载具的运行，甚至个人紧急通话等，如果受到电磁波的干扰，关系到人们的生命财产安全。故电磁频谱的管理具有重大的社会价值和经济价值。
3.现阶段，虽然有些飞行器(比如无人机、飞艇等)企业已经开始了实名登记，也提供了一些禁飞区的提示和飞行高度的保护，甚至设计了失联返航功能，但是效果并不如人意。再者并非所有的用频设备管理都是如此，不少小功率设备在使用时不清楚如何备案，周边的环境也无处查询，在受到干扰时也得不到警告或者提醒，存在较大的安全隐患，一旦出现比较大的事故，后果不堪想象。如何及时的了解掌握周边的电磁频谱使用状况，减少不必要的经济损失及提高安全性是一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种电磁频谱可视化处理方法及装置，解决用户无法掌握周边的电磁频谱使用状况，容易造成不必要的经济损失及存在较大安全隐患问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电磁频谱可视化处理方法，包括以下步骤：
6.s1、构建电磁频谱数据库，所述电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；所述电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；
7.s2、将所述频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，包括：
8.s21、预先定义一个字符串类型变量，所述字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；
9.s22、对所述频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；
10.所述频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数：
11.db＝10
×
log
10
f
12.其中，f是实际频率数，db为转换后的相对单位；
13.s23、在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，按照给定的所述颜色参数进行电磁频谱可视化展示。
14.作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，在电子地图软件上增加按需屏蔽的图层，供用户群查看周边所关心的电磁频谱的频段使用情况，不同频段以不同颜色区分。
15.作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，当进行电磁频谱的频段申请时，根据
使用的地点，在电子地图上通过图形区域或者扇形区域，对应所述性能分析图标明使用的电磁频谱的频段，确定时间范围后提交展示。
16.作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，根据电磁频谱发射源或接收设备的方向性，在电子地图上以圆形或扇形表示电磁频谱影响范围，圆形表示全向，扇形表示定向，定向的范围以扇形的角弧度表示，电磁频谱影响范围用圆形或扇形的半径表示。
17.作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，在辐射用频时，采用电磁波在自由空间的传播损耗，来计算电磁频谱影响范围，当功率降至对应频率在该区域的背景噪声水平即可：
[0018][0019]
其中，p
t
是发射总功率，g
t
是天线增益，p
r
是背景噪声功率，r即为半径取值，代表电磁频谱影响范围。
[0020]
作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，在接收用频时，电磁频谱影响范围半径直接采用设备接收/控制范围；
[0021]
如果电磁频谱功率超过预设范围，考虑在空中的自然通视，以通视距离作为电磁频谱影响半径：
[0022][0023][0024]
其中，h1，h2分别为两地高度，h
c
为余隙，r为地球半径，r代表电磁频谱影响范围。
[0025]
作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，对于功率较大的对天发射的用频设备、空管范围内的飞行器、航天器，引接三维地理信息系统结合高程信息进行电磁频谱影响范围确定。
[0026]
作为电磁频谱可视化处理方法的优选方案，对电磁频谱影响范围的风险等级进行评估提示，从高到低采用红、橙、黄、蓝四种颜色表示重大、较大、一般、低四个风险等级。
[0027]
本发明还提供一种电磁频谱可视化处理装置，包括：
[0028]
电磁频谱数据库构建模块，用于构建电磁频谱数据库，所述电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；所述电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；
[0029]
数据转换处理模块，用于将所述频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，包括：
[0030]
字符串类型变量定义子模块，用于预先定义一个字符串类型变量，所述字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；
[0031]
数据查询转换子模块，用于对所述频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；
[0032]
所述频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数：
[0033]
db＝10
×
log
10
f
[0034]
其中，f是实际频率数，db为转换后的相对单位；
[0035]
数据可视化子模块，用于在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，
按照给定的所述颜色参数进行电磁频谱可视化展示。
[0036]
作为电磁频谱可视化处理装置的优选方案，还包括电子地图模块，用于在电子地图软件上增加按需屏蔽的图层，供用户群查看周边所关心的电磁频谱的频段使用情况，不同频段以不同颜色区分；当进行电磁频谱的频段申请时，根据使用的地点，在电子地图上通过图形区域或者扇形区域，对应所述性能分析图标明使用的电磁频谱的频段，确定时间范围后提交展示。
[0037]
作为电磁频谱可视化处理装置的优选方案，还包括电磁频谱影响范围模块，用于根据电磁频谱发射源或接收设备的方向性，在电子地图上以圆形或扇形表示电磁频谱影响范围，圆形表示全向，扇形表示定向，定向的范围以扇形的角弧度表示，电磁频谱影响范围用圆形或扇形的半径表示；
[0038]
在辐射用频时，采用电磁波在自由空间的传播损耗，来计算电磁频谱影响范围，当功率降至对应频率在该区域的背景噪声水平即可：
[0039][0040]
其中，p
t
是发射总功率，g
t
是天线增益，p
r
是背景噪声功率，r即为半径取值，代表电磁频谱影响范围；
[0041]
在接收用频时，电磁频谱影响范围半径直接采用设备接收/控制范围；
[0042]
如果电磁频谱功率超过预设范围，考虑在空中的自然通视，以通视距离作为电磁频谱影响半径：
[0043][0044][0045]
其中，h1，h2分别为两地高度，h
c
为余隙，r为地球半径，r代表电磁频谱影响范围；
[0046]
对于功率较大的对天发射的用频设备、空管范围内的飞行器、航天器，引接三维地理信息系统结合高程信息进行电磁频谱影响范围确定。
[0047]
作为电磁频谱可视化处理装置的优选方案，还包括风险等级提示模块，用于对电磁频谱影响范围的风险等级进行评估提示，从高到低采用红、橙、黄、蓝四种颜色表示重大、较大、一般、低四个风险等级。
[0048]
本发明具有如下优点：构建电磁频谱数据库，电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；将频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，预先定义一个字符串类型变量，字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；对频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数；在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，按照给定的颜色参数进行电磁频谱可视化展示。本发明能够让用户或管理部门及时的了解掌握周边的电磁频谱使用状况，减少不必要的经济损失，提高相关设备的使用安全性。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方
式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0050]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0051]
图1为本发明实施例中提供的电磁频谱可视化处理方法流程示意图；
[0052]
图2为本发明实施例中提供的电磁频谱可视化处理方法中频率划分示意图；
[0053]
图3为本发明实施例中提供的电磁频谱可视化处理方法中电磁频谱影响范围示意图；
[0054]
图4为本发明实施例中提供的电磁频谱可视化处理装置示意图。
具体实施方式
[0055]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
实施例1
[0057]
参见图1和图2，提供一种电磁频谱可视化处理方法，包括以下步骤：
[0058]
s1、构建电磁频谱数据库，所述电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；所述电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；
[0059]
s2、将所述频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，包括：
[0060]
s21、预先定义一个字符串类型变量，所述字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；
[0061]
s22、对所述频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；
[0062]
所述频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数：
[0063]
db＝10
×
log
10
f
[0064]
其中，f是实际频率数，db为转换后的相对单位；
[0065]
s23、在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，按照给定的所述颜色参数进行电磁频谱可视化展示。
[0066]
本实施例中，电磁频谱数据库的频谱值的划分表至少要包括划分类别、名称、频率下限、频率上限和备注，也可包括唯一标识号、波长下限和波长上限，示例见表1。
[0067]
表1频谱值划分表
[0068]
fc_ididvaluelminlmaxfminfmaxremarks
…ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a2x光1e
‑
121e
‑
83e163e20
ꢀ…ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[0069]
具体的，划分类别用于防止不同的分类方法出现覆盖，比如微波波段又分x波、c波等；频率上下限需要保存频率上下限绝对值，而在展示时需要取对数进行展示，防止视野内全部是高频频段。
[0070]
通过电磁频谱数据库的管理员可以新增或修改划分类别，也可以新增或修改频段划分，新增设定一个按钮或者下拉菜单进行，修改则分别通过单击左侧类别和条块进行。在图形化显示时为明显区分开相邻条块的界面，可采用4～10种颜色轮流使用，示例中选用了六种颜色(示例见表2)循环使用，达到图2展示效果。
[0071]
表2颜色表
[0072]
idvalue1#7b9ce12#bd6d6c3#75d8744#e0bc785#dc77dc6#72b362
[0073]
本实施例中，在电磁频谱数据可视化的最后阶段，通过波段划分数据转换为图形展示需要的数据，采用以php访问数据库并转化为echarts中的性能分析图，代码参考如下
[0074]“$data1＝'['；//定义一个字符串类型变量$data1，用于承接转换的数据。
[0075]
foreach($query
‑
>result()as$ss){//$query是对以上两表的查询，通过循环逐条写入$data1。
[0076]
$data1＝$data1."{name:\"".$ss
‑
>value.$ss
‑
>remarks."\",value:[\"".$ss
‑
>fc_id."\",".$ss
‑
>fmin.",".$ss
‑
>fmax.",".($ss
‑
>fmax
‑
$ss
‑
>fmin)."],itemstyle:{normal:{color:\"".$ss
‑
>color."\"}}},"；}//$data1即为可视化需要的格式”。
[0077]
这里的频率上下限fmax、fmin在数据查询时已经转换成相对单位db数，即10倍以10为底的对数，如式(1)
[0078]
db＝10
×
log
10
f
ꢀꢀꢀ
(1)
[0079]
其中，f是实际频率数，db为转换后的相对单位。
[0080]
具体的，在echarts性能分析图代码的javascript中注入数据$data1，关键代码如下：
[0081]
[0082]
参见图3，本实施例中，在电子地图软件上增加按需屏蔽的图层，供用户群查看周边所关心的电磁频谱的频段使用情况，不同频段以不同颜色区分。当进行电磁频谱的频段申请时，根据使用的地点，在电子地图上通过图形区域或者扇形区域，对应所述性能分析图标明使用的电磁频谱的频段，确定时间范围后提交展示。
[0083]
具体的，基于本发明的技术方案，用户群结合电子地图软件(通常在电子地图软件上增加可按需屏蔽的图层)，需要时可查看周边所关心的电磁频谱的频段使用情况，不同频段以不同颜色区分，也可查看同一阶段随时间变动情况.
[0084]
如图3所示。申请时，在电子地图上选择图形区域或者扇形区域(用于定向发射)，标明电磁频段时采用图2的频率划分示意图，定制常用的频段条可供选择，另外确定时间范围后提交，时间选择以半小时为单位下列选择，无特殊情况自动获批使用，管理部门和其他用户在态势上即时可看到新的态势。
[0085]
本领域技术人员能够想到的是，随着装置网络化、智能化发展，很多装置已经可以实现即用即自动申请(或者说备案)，开发时尽早向社会开放自动申请的开发接口，以最大减少手工操作，特殊的行业可另行要求。
[0086]
本实施例中，根据电磁频谱发射源或接收设备的方向性，在电子地图上以圆形或扇形表示电磁频谱影响范围，圆形表示全向，扇形表示定向，定向的范围以扇形的角弧度表示，电磁频谱影响范围用圆形或扇形的半径表示。
[0087]
具体的，在辐射用频时，采用电磁波在自由空间的传播损耗，来计算电磁频谱影响范围，当功率降至对应频率在该区域的背景噪声水平即可：
[0088][0089]
其中，p
t
是发射总功率，g
t
是天线增益，p
r
是背景噪声功率，r即为半径取值，代表电磁频谱影响范围。
[0090]
本实施例中，在接收用频时，影响半径可直接采用设备接收/控制范围，比如无人机、飞船等遥控的距离指标。如果功率足够大，就需要考虑在空中的自然通视，以这个通视距离作为影响半径。
[0091]
具体的，电磁频谱影响范围半径直接采用设备接收/控制范围；
[0092]
如果电磁频谱功率超过预设范围，考虑在空中的自然通视，以通视距离作为电磁频谱影响半径：
[0093][0094][0095]
其中，h1，h2分别为两地高度，h
c
为余隙，r为地球半径，r代表电磁频谱影响范围。
[0096]
本实施例中，对于功率较大的对天发射的用频设备、空管范围内的飞行器、航天器，引接三维地理信息系统结合高程信息进行电磁频谱影响范围确定。
[0097]
在某些情况下特别，比如功率较大的对天发射的用频设备(射电望远镜等)、空管范围内的飞行器甚至航天器(民航等)，这里涉及高程信息，需要引接专门的三维地理信息系统(mapgis、arcgis)，在此基础上增加锥型图形设置，或者结合空域管理甚至航天技术相关软件进行开发。
[0098]
针对在不同领域内的用频影响的计算方法和模型可能会有不同，可与matlab、mathmatic等数学软件关联，由各分管业务技术专家自由定制影响模型，同时自动收集得到所关注的统计数据。
[0099]
本实施例中，对电磁频谱影响范围的风险等级进行评估提示，从高到低采用红、橙、黄、蓝四种颜色表示重大、较大、一般、低四个风险等级。
[0100]
具体的，有些装置即便存在一定干扰情况下，只要间歇式的联络也能正常使用，也有一些情况下，电磁环境要求比较高，周边的使用越界行为可能造成重大问题，因此背景环境的情况应当有一个风险等级自动评估提示，与传统安全风险等级划分接轨，从高到低采用红、橙、黄、蓝四种颜色表示重大、较大、一般、低四个等级。
[0101]
综上所述，本发明通过构建电磁频谱数据库，电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；将频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，预先定义一个字符串类型变量，字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；对频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数；在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，按照给定的颜色参数进行电磁频谱可视化展示。本发明能够让用户或管理部门及时的了解掌握周边的电磁频谱使用状况，减少不必要的经济损失，提高相关设备的使用安全性。
[0102]
实施例2
[0103]
参见图4，本发明还提供一种电磁频谱可视化处理装置，包括：
[0104]
电磁频谱数据库构建模块1，用于构建电磁频谱数据库，所述电磁频谱数据库中的频谱值划分表包括划分类别、名称、频率下限和频率上限；所述电磁频谱数据库中的颜色表包括预设的颜色参数；
[0105]
数据转换处理模块2，用于将所述频谱值划分表的划分数据转换为图形展示数据，包括：
[0106]
字符串类型变量定义子模块21，用于预先定义一个字符串类型变量，所述字符串类型变量用于承接转换的电磁频谱数据；
[0107]
数据查询转换子模块22，用于对所述频谱值划分表和颜色表进行查询，通过循环逐条写入给定的电磁频谱数据；
[0108]
所述频谱值划分表中的频率下限和频率上限在数据查询时转换成相对单位db数：
[0109]
db＝10
×
log
10 f
[0110]
其中，f是实际频率数，db为转换后的相对单位；
[0111]
数据可视化子模块23，用于在性能分析图代码的javascript中注入电磁频谱数据，按照给定的所述颜色参数进行电磁频谱可视化展示。
[0112]
本实施例中，还包括电子地图模块3，用于在电子地图软件上增加按需屏蔽的图层，供用户群查看周边所关心的电磁频谱的频段使用情况，不同频段以不同颜色区分；当进行电磁频谱的频段申请时，根据使用的地点，在电子地图上通过图形区域或者扇形区域，对应所述性能分析图标明使用的电磁频谱的频段，确定时间范围后提交展示。
[0113]
本实施例中，还包括电磁频谱影响范围模块4，用于根据电磁频谱发射源或接收设备的方向性，在电子地图上以圆形或扇形表示电磁频谱影响范围，圆形表示全向，扇形表示
定向，定向的范围以扇形的角弧度表示，电磁频谱影响范围用圆形或扇形的半径表示；
[0114]
在辐射用频时，采用电磁波在自由空间的传播损耗，来计算电磁频谱影响范围，当功率降至对应频率在该区域的背景噪声水平即可：
[0115][0116]
其中，p
t
是发射总功率，g
t
是天线增益，p
r
是背景噪声功率，r即为半径取值，代表电磁频谱影响范围；
[0117]
在接收用频时，电磁频谱影响范围半径直接采用设备接收/控制范围；
[0118]
如果电磁频谱功率超过预设范围，考虑在空中的自然通视，以通视距离作为电磁频谱影响半径：
[0119][0120][0121]
其中，h1，h2分别为两地高度，h
c
为余隙，r为地球半径，r代表电磁频谱影响范围；
[0122]
对于功率较大的对天发射的用频设备、空管范围内的飞行器、航天器，引接三维地理信息系统结合高程信息进行电磁频谱影响范围确定。
[0123]
本实施例中，还包括风险等级提示模块5，用于对电磁频谱影响范围的风险等级进行评估提示，从高到低采用红、橙、黄、蓝四种颜色表示重大、较大、一般、低四个风险等级。
[0124]
需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术实施例1中的方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本技术方法实施例相同，具体内容可参见本技术前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
[0125]
实施例3
[0126]
本发明实施例3提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储电磁频谱可视化处理方法的程序代码，所述程序代码包括用于执行实施例1或其任意可能实现方式的电磁频谱可视化处理方法的指令。
[0127]
计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstatedisk、ssd))等。
[0128]
实施例4
[0129]
本发明实施例4提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器，所述处理器与存储介质耦合，当所述处理器执行存储介质中的指令时，使得所述电子设备执行实施例1或其任意可能实现方式的电磁频谱可视化处理方法。
[0130]
具体的，处理器可以通过硬件来实现也可以通过软件来实现，当通过硬件实现时，该处理器可以是逻辑电路、集成电路等；当通过软件来实现时，该处理器可以是一个通用处理器，通过读取存储器中存储的软件代码来实现，该存储器可以集成在处理器中，可以位于所述处理器之外，独立存在。
[0131]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序
产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。
[0132]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0133]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。