一种基于互联网的数字无线电通信线路控制系统的制作方法

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于互联网的数字无线电通信线路控制系统。

背景技术：

随着社会和科技的快速发展，数字无线电通信技术已经迅速投入到多个应用领域中。

但是传统的数字无线通信线路控制系统中存在以下不足：一是无法对接收的射频信号进行有效地处理和分析，导致在一段波段内的射频号都能通过，使得通信指令遭到一定的干扰；二是在电路系统通过会受到电子元件产生的干扰，导致系统的准确性不足；三是无法将干扰的射频信号有效地存储，导致系统运行的效率大大减低，每次都需要进行信号的鉴别和处理。

技术实现要素：

本发明为解决现有的通信指令遭到干扰，内部系统受到电磁干扰和工作效率低、智能化程度低的技术问题而提供一种基于互联网的数字无线电通信线路控制系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明提供的基于互联网的数字无线电通信线路控制系统，所述该基于互联网的数字无线电通信线路控制系统包括：

用于输入通信指令的输入装置；所述输入装置通过内置的信号接收模块接收通信指令的离散信号向量并进行非线性变换得到酉变换矩阵其中a表示信号的幅度，a(，，)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位；根据所述酉变换矩阵中的主对角线元素和副对角线元素计算出接收信号的能量特征谱，即通过对副对角线元素组成的矩阵进行平方并乘以主对角线元素组成的矩阵，得到接收信号的能量特征谱；从所述能量特征谱中获取决策平面，根据所述能量特征谱的能量集中度、波形对称性和局部波形函数方差从所述能量特征谱中提取至少一组特征向量；按照模式分类的方式从提取的特征向量中获取作为决策平面的特征向量；所述接收信号的离散信号向量通过奈奎斯特定律采样得到，并且采样长度涵盖接收信号的预定比例能量；

在从所述能量特征谱中获取决策平面之前，需对所述能量特征谱进行滑动平均处理；从所述能量特征谱中提取特征向量的方法具体包括：1)获取信号：通过信号接收模块装配的传感器采集数据并对信号进行放大处理；2)信号进行分段处理：即从每段信号里提取出均值、方差、信号的累积值和峰值四个基本时域参数，通过相邻段信号的四个参数值的差值判断是否有疑似错误的情况发生的第一层决策判断：若有则往下执行步骤3)小波包去噪，否者，跳到执行获取信号；3)小波包去噪：即利用改进小波包算法对采集的信号进行去噪；4)小波包分解与重构：即利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号；5)提取信号特征参数；即从重构的单子带信号里提取：时域能量、时域峰值、频域能量、频域峰值、峰态系数、方差、频谱和偏斜系数八个表示信号特征的参数；6)组成特征向量：即利用主成分分析方法，结合实验分析，从上述参数中选择三到八个能明显表示声发射信号特征的参数组成特征向量，并将这些特征向量输入到支持向量机进行决策判断，即第二层决策判断，根据支持向量机的输出判断是否有错误发生；所述小波包去噪和小波包分解与重构包括：(1)信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；(2)设信号数据为x(a)，x(a+1)，x(a+2)，则延拓算子e的表达式为：(3)消去单子带多余频率成分：将延拓后的信号与分解低通滤波器h0卷积，得到低频系数，然后经过hf-cut-if算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g0卷积，得到高频系数，然后经过lf-cut-if算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，hf-cut-if算子采用lf-cut-if算子采用，在hf-cut-if算子公和lf-cut-if算子公式中，x(n)为在2^j尺度上小波包的系数，nj表示在2^j尺度上数据的长度，k＝0，1，…，nj-1；n＝0，1，…，nj-1；

与输入装置有线连接，用于对通信指令进行分析和处理的单片机；所述单片机用于归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号，具体步骤如下：

第一步，对所有采样时刻索引p判断该时刻索引属于哪一跳，具体方法为：如果则表示时刻p属于第l跳；如果则表示时刻p属于第1跳，其中的第l个频率跳变时刻的估计；

第二步，对第l(l＝1，2，…)跳的所有时刻pl，估计该跳各跳频源信号的时频域数据，计算公式如下：

与单片机有线连接，用于发射和接收射频信号的射频头；

与单片机有线连接，用于对接收的射频信号进行鉴别的信号鉴别器；

与单片机有线连接，用于对接收的射频信号进行分析处理的信号处理器；

所述信号处理器进行信号间干扰关系分析的方法包括以下步骤：

步骤一，确定干扰信号在无线信号领域上的若干特征参数cp，并基于特征参数形成对应的干扰空间模型，基于建立的干扰空间模型，确定待分析的干扰信号特征矢量与参照信号特征矢量

步骤二，基于干扰空间模型，针对干扰信号特征矢量定义对参照信号特征矢量的位移矢量

步骤三，定义位移矢量在干扰空间中对某个维度坐标轴的投影，为干扰信号特征矢量到参照信号特征矢量在该cp维度上的距离，即有：

其中prj(·)算子表示针对某一cp维度的投影运算；

步骤四，定义干扰信号对参照信号的干扰状态为s，用以表示干扰信号对参照信号的干扰关系；

步骤五，在已经形成干扰的前提下，首先需要选取并确定干扰作用参数ep，对于干扰信号而言，参数通常为信号功率p或者能量e；

步骤六，定义干扰信号对参照信号的干扰程度为g，用以衡量干扰信号对参照信号的干扰影响程度；

与单片机有线连接，用于消除干扰讯号的滤波模块；

与单片机有线连接，用于显示接收信息的显示装置；

与单片机通过gprs无线网络无线连接，用于进行数据传输与交换的云服务器；

与单片机通过gprs无线网络无线连接，用于远程通讯的外部设备。

进一步，还包括与单片机有线连接的电源模块，用于提供电源；所述显示装置上安装有警示灯，警示灯与单片机有线连接。

进一步，得到单子带重构信号方法包括：

将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g1和低通重建滤波器h1卷积，将得到的信号分别用hf-cut-if、lf-cut-if算子处理，得到单子带重构信号。

进一步，所述输入装置还包括信号输入模块，所述信号输入模块与信号采集模块信号连接；信号输入模块的信号输入模型表示为：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)

其中，xi(t)为时频重叠的离散信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠的离散信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，aki为第i个信号在k时刻的幅度，tst为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ²的平稳高斯白噪声。

进一步，所述外部设备设置有移动终端；所述移动终端包括：

网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；

密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；

运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入运营商数据库中。

进一步，所述的移动终端还包括：

与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；

与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于设置网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信。

本发明具有的优点和积极效果是：该基于互联网的数字无线电通信线路控制系统利用互联网技术进行远程通讯，同时将运行数据以及发射和接收的信息进行有效存储，利用信号鉴别器、信号处理器和滤波模块使得通信更加精准。

本发明输入装置的信号输入方法和信号接收方法，充分保证了接受的信号的准确度，比现有技术的准确度提高了56％，提高了4％-6％。本发明的外部设备通过移动终端的安全认证和鉴别，充分保证了基于互联网的数字无线电通信线路控制系统的通讯安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于互联网的数字无线电通信线路控制系统的原理框图；

图2是本发明实施例提供的外部设备示意图。

图中：1、输入装置；2、单片机；3、射频头；4、信号鉴别器；5、信号处理器；6、滤波模块；7、显示装置；8、云服务器；9、外部设备；9-1、移动终端；9-1-1、网络数据下载模块；9-1-2、密钥库；9-1-3、运营商数据库；9-1-4、网络数据认证模块；9-1-5、鉴权模块；9-1-6、网络选择模块；9-1-7、命令解释模块；9-1-8、接口通信模块；10、电源模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合图1对本发明的结构作详细的描述。

该基于互联网的数字无线电通信线路控制系统包括：

用于输入通信指令的输入装置1；所述输入装置通过内置的信号接收模块接收通信指令的离散信号向量并进行非线性变换得到酉变换矩阵其中a表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位，根据所述酉变换矩阵中的主对角线元素和副对角线元素计算出接收信号的能量特征谱；对副对角线元素组成的矩阵进行平方并乘以主对角线元素组成的矩阵，得到接收信号的能量特征谱；从所述能量特征谱中获取决策平面，根据所述能量特征谱的能量集中度、波形对称性和局部波形函数方差从所述能量特征谱中提取至少一组特征向量；按照模式分类的方式从提取的特征向量中获取作为决策平面的特征向量；所述接收信号的离散信号向量通过奈奎斯特定律采样得到，并且采样长度涵盖接收信号的预定比例能量；

在从所述能量特征谱中获取决策平面之前，需对所述能量特征谱进行滑动平均处理；所述提取的特征向量方法具体包括：1)获取信号：通过信号接收模块装配的传感器采集数据并对信号进行放大处理；2)信号进行分段处理：即从每段信号里提取出均值、方差、信号的累积值和峰值四个基本时域参数，通过相邻段信号的四个参数值的差值判断是否有疑似错误的情况发生的第一层决策判断：若有则往下执行步骤小波包去噪，否者，跳到执行获取信号；3)小波包去噪：即利用改进小波包算法对采集的信号进行去噪；4)小波包分解与重构：即利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号；5)提取信号特征参数；即从重构的单子带信号里提取：时域能量、时域峰值、频域能量、频域峰值、峰态系数、方差、频谱和偏斜系数八个表示信号特征的参数；6)组成特征向量：即利用主成分分析方法，结合实验分析，从上述参数中选择三到八个能明显表示声发射信号特征的参数组成特征向量，并将这些特征向量输入到支持向量机进行决策判断，即第二层决策判断，根据支持向量机的输出判断是否有错误发生；所述小波包去噪和小波包分解与重构包括：(1)信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；(2)设信号数据为x(a)，x(a+1)，x(a+2)，则延拓算子e的表达式为：(3)消去单子带多余频率成分：将延拓后的信号与分解低通滤波器h0卷积，得到低频系数，然后经过hf-cut-if算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g0卷积，得到高频系数，然后经过lf-cut-if算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，hf-cut-if算子采用lf-cut-if算子采用，在hf-cut-if算子公和lf-cut-if算子公式中，x(n)为在2^j尺度上小波包的系数，nj表示在2^j尺度上数据的长度，，k＝0，1，…，nj-1；n＝0，1，…，nj-1；

与输入装置1有线连接，用于对通信指令进行分析和处理的单片机2；

与单片机2有线连接，用于发射和接收射频信号的射频头3；

与单片机2有线连接，用于对接收的射频信号进行鉴别的信号鉴别器4；

与单片机2有线连接，用于对接收的射频信号进行分析处理的信号处理器5；

与单片机2有线连接，用于消除干扰讯号的滤波模块6；

与单片机2有线连接，用于显示接收信息的显示装置7；

与单片机2通过gprs无线网络无线连接，用于进行数据传输与交换的云服务器8；

与单片机2通过gprs无线网络无线连接，用于远程通讯的外部设备9。

进一步，所述电源模块10与单片机2有线连接，用于提供电源。

进一步，所述显示装置7上安装有警示灯，警示灯与单片机2有线连接。

得到单子带重构信号方法包括：

将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g1和低通重建滤波器h1卷积，将得到的信号分别用hf-cut-if、lf-cut-if算子处理，得到单子带重构信号。

进一步，所述输入装置还包括信号输入模块，所述信号输入模块与信号采集模块信号连接；信号输入模块的信号输入模型表示为：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)

其中，xi(t)为时频重叠的离散信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠的离散信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，aki为第i个信号在k时刻的幅度，tsi为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ²的平稳高斯白噪声。

所述单片机归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号，具体步骤如下：

第一步，对所有采样时刻索引p判断该时刻索引属于哪一跳，具体方法为：如果则表示时刻p属于第l跳；如果则表示时刻p属于第1跳，其中的第l个频率跳变时刻的估计；

第二步，对第l(l＝1，2，…)跳的所有时刻pl，估计该跳各跳频源信号的时频域数据，计算公式如下：

所述信号处理器信号间干扰关系分析方法包括以下步骤：

步骤一，确定干扰信号在无线信号领域上的若干特征参数cp，并基于特征参数形成对应的干扰空间模型，基于建立的干扰空间模型，确定待分析的干扰信号特征矢量与参照信号特征矢量

步骤二，基于干扰空间模型，针对干扰信号特征矢量定义对参照信号特征矢量的位移矢量

步骤三，定义位移矢量在干扰空间中对某个维度坐标轴的投影，为干扰信号特征矢量到参照信号特征矢量在该cp维度上的距离，即有：

其中prj(·)算子表示针对某一cp维度的投影运算；

步骤四，定义干扰信号对参照信号的干扰状态为s，用以表示干扰信号对参照信号的干扰关系；

步骤五，在已经形成干扰的前提下，首先需要选取并确定干扰作用参数ep，对于干扰信号而言，参数通常为信号功率p或者能量e；

步骤六，定义干扰信号对参照信号的干扰程度为g，用以衡量干扰信号对参照信号的干扰影响程度。

如图2所示，所述外部设备9设置有移动终端9-1；所述移动终端包括：

网络数据下载模块9-1-1，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；

密钥库9-1-2，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；

运营商数据库9-1-3，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块9-1-4，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中。

进一步，所述的移动终端还包括：

与所述运营商数据库相连接的鉴权模块9-1-5，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；

与所述运营商数据库相连接的网络选择模块9-1-6，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块9-1-7，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；

与所述命令解释模块相连接的接口通信模块9-1-8，用于与所述移动终端进行通信。

下面结合工作原理对本发明的结构作进一步的描述。

通过输入装置1输入通信信息，射频头3发射射频信号，单片机2通过射频头3将通信信息发送到另外一个接收终端中，该另一个接收终端中的射频头3接收射频信号，单片机2利用信号鉴别器4和信号处理器5对接收的射频信号进行鉴别、分析和处理，导出有效地射频信号，提高系统通信的准确性，利用滤波模块6消除系统内的电磁干扰，进一步提高系统通信的准确性，利用云服务器8将运行数据、发射和接收的信息以及干扰射频信号进行有效存储，提高系统的运行效率。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。